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CENNI DI GEOLOGIA
Conoscenza di come i materiali sono formati, a livello MICRO
Se grani e particelle sono distaccati rapidamente in acqua si parla di TERRENO;
Per una roccia, i legami tra grani e particelle sono SOLIDI e non sono scioglibili in acqua.
In ogni caso nei terreni abbiamo grani e particelle che vengono da rocce, da tutto il processo di roccia sedimentaria, da disgregazione che fa sì che della roccia si creino questi frammenti.
Questi frammenti possono essere composti da tutti gli elementi che sono O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, T, H.
Vediamo la differenza tra Rocce Sileciche e non.
Nelle ROCCE SILICATICHE
abbiamo fondamentalmente minerali silicati (formate da combinazioni diverse di gruppi SiO4).
Gli altri minerali sodanno nella famiglia da non silicati : calcite (CaCO3), dolomite (CaMg(CO3)2), salgemma, gesso, andrudite etc.
Nei minerali abbiamo legami ionici di carattere CRISTALLINO.
Minerale SILICATI vedono la presenza di Silicio che si aggrega con vari ossigeni.
Parleremo molto di ROCCE SILICATICHE e MINERALI SILICATICI
I minerali silicatici sono più abbondanti sulla crosta terrestre e vediamo come componente primario questo tetraedro cristallino con al centro un catione di Silicio Si4+ e ai quattro spigoli anioni ossigeno.
I silicati si distinguono tra loro a seconda di come si associano tra loro questi tetraedri con al centro il silicio.
La loro resistenza dipendera' dai legami di questi tetraedri.
Se sono costituiti da un unico tetraedro sono chiamati nesosilicati.
Se i tetraedri formano dei cerchi: ciclosilicati.
Se si collegano secondo delle catene: inosilicati.
Poi abbiamo i fillosilicati (a cui appartengono i materiali argillosi).
Poi abbiamo i tettosilicati (struttural piu complessa) appartiene il quarzo.
Tutti questi formano i grani.
Ci poi un'altra grossa famiglia che incide molto nel comportamento dei terreni: le particelle argilose → composte da fillosilicati.
Le particelle argilose nei terreni sono la componente piu debole.
Fillosilicati
Vedono come unita' fondamentale sia il tetraedro di silicio che si combina con legami ionici tra gli atomi d'ossigeno della base a creare degli strati di tetraedri.
A questa famiglia appartengono gli ossidi di alluminio.
Ci sono strati che si succedono, in generale avremo lo strato T (che è quello dei tetraedri) e uno strato O (strato ottaedro).
Lo schematismo è quello di un trapezio per lo strato T e di un rettangolo per lo strato O.
Le mode in cui si combinano queste sequenze di unita' strutturali fondamentali (T e O) due unita' di fillosilicati tra loro.
La prima aggregazione è quella detta TTO che vede la connessione unica fra lo strato dei tetraedri e lo strato degli ottaedri.
Queste sequenze T-O non costituiscono da sole le minerale argiloso: geometria planare.
Abbiamo definito
DIAMETRO EQUIVALENTE: diametro della sfera di pari
volume rispetto al granulo
SUPERFICIE SPECIFICA: rapporto tra una data massa del terreno
(della somma delle superfici perimetrali di singoli granuli che
compongono questa massa) diviso il valore della massa.
Quando c'è superficie di grani per unità di massa
geometricamente è noto che al ridursi del diametro equivalente
dei grani di un terreno, aumenta la SUPERFICIE SPECIFICA, ma la
superf. spec. è sensibile anche alla forma di un dato grano
(quanto più la forma è appiattita e allungata).
Nella scala delle frazioni di grani che compongono il terreno
scala granulometrica di riferimento, si individuano delle
frazioni a diametro equivalente più significativo (che vengono
definite grossolane), che sono la frazione della ghiaia e
sabbia. Per le ghiaie parliamo di diametri superiori a 2 mm.
Per le sabbie parliamo di diametri che vanno dai 2 mm a
0,0625 mm (ovv. 6 centesima di mm).
Siamo ancora nella sfera del visibile, ma mano che andiamo
verso valori più bassi per visualizzare questi grani dobbiamo usare
il microscopio, che sarà microscopio ottico e microscopio elettronico
a scansione che a da l'ingrandimento di questi grani.
Quando andiamo al di sotto di 0,06 ci troviamo con i
limi e cominciamo a gestire quelle che vengono definite
particelle fini. Differenza tra terreni a grana grossa e
terreni a grana fine.
I limi vanno da 0,06 mm a 0,002 mm (2 micron) e
al di sotto dei 2 micron troviamo la frazione argillosa.
Frazione argillosa: siamo completamente nella sfera del microscopio
a scansione e dimensioni che hanno enormi superfici specifiche.
Diciamo che una stessa massa: nel caso di un terreno grossolano
è distribuita in elementi con una data superficie bassa;
la stessa massa è tutta frazionata in tantissimi elementi
piccolo con enorme aumento della superficie.
dipende da come è fatta la PARTICELLA, quindi come si aggregano.
Dipende dalla mineralogia.
La forma è trascurabile perchè non è portata di massa.
Quindi dipende dalla COMPOSIZIONE e da cosa c'è nell'acqua
Anche a distillata lo stesso set di particelle si comporterà
diversamente dall' acqua di mare.
Dipende dunque dall'AMBIENTE DI DEPOSIZIONE.
Quali saranno le particelle argillose che avranno doppi strati più
grossi?
Le SMECTITI: perchè sono le più piccole (quindi fortissima azione
di superficie) e le meno STABILI (aggregano un sacco di
acqua adsorbita).
Invece le CAGIUNITI interagiscono molto meno con l'ambiente.
La DISTRIBUZIONE GEOMETRICA DEI GRANI e DELLE PARTICELLE
si chiama TESSITURA O FABRIC DEL TERRENO.
Una fabric con contatti spigolo - faccia tende ad avere pori importanti
mentre una fabric in cui non esistono questi contatti tende ad
avere porosità minore.
La prima la chiameremo: FABRIC FIOCCHIOLATA
La seconda: DISPERSA (tipica per particelle poco attive ed elettroutil).
LEGAMI INTERPARTICELLE si chiamano BOUNDING.
Nei terreni grossolani le bounding non c'è!
(Sabbie ghiaie non hanno bounding)
Nelle argille c'è ed è un bounding elettrico - elettromagnetico
elettrico - chimico.
Questo bounding collabora all'equilibrio.
LA STRUTTURA DI UN TERRENO è la combinazione della distribuzione
geometrica delle particelle (FABRIC) e delle forze interparticellari
non di natura meccanica (BOUNDING).
Per una sabbia la struttura coincide con la fabric perché
non c'è bounding.
Terreni in cui non c'è bounding (grossolani) hanno le particelle
grani liberi.
Terreni nei cui c'è bounding non vedono l'elementanalsh
Quindi che succede al materiale se cambia lo stato tensionale? Si deforma. Quindi darà agli estradossi cedimenti.
Se carichiamo all'estradosso questo semispazio, con una distribuzione di pressioni normali uniforme di larghezza B verificheremo che, ipotizzando che questo semispazio sia elastico, tutta la porzione di materiale che risente di questo caricamento è fondamentalmente inclusa in un BULBO, BULBO D’INFLUENZA, che è almeno profondo 1.5 B.
Che vuol dire? Che la larghezza del piano di fondazione, la larghezza dell'area caricata sul terreno, incide sulla profondità dei sondaggi che devo fare.
Come esploro queste profondità?
La prima cosa è cercare di capire la AUTOSTRATIGRAFIA e per le analisi elostratigrafiche potrò svolgere indagini: DIRETTE, INDIRETTE
Indagini dirette
sono quelle in cui si guarda direttamente il materiale che è in profondità
Indirette
sono quelle geofisiche attraverso cui con una modellazione si convertono delle misure, resistenza, non tratteremo
Analisi diretta
come dobbiamo avere accesso al sottosuolo? Dobbiamo scavare, scavi di tipo trincea esistono:
- Scavi naturali: scarpate di fiume, fratture aperte, pendii
- Scavi artificiali, trincee, scavi
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