Introduzione Stabilità dei Pendii

Corso di stabilità dei pendii

Lauree specialistiche in ingegneria civile ambiente e territorio

Rispetto delle condizioni di equilibrio

Stabilità di un pendio sistema meccanico, il cui dominio, dotato di peso proprio e di assegnate leggi costitutive, è limitato superiormente da una superficie con profilo non orizzontale ed è soggetto a specifiche condizioni al contorno di tipo statico, idraulico e cinematico.

Origine dei pendii

I pendii naturali traggono origine dall’azione di agenti naturali (es. il tettonismo, l’erosione, le glaciazioni, le frane, ecc.) che hanno configurato la morfologia del territorio, creando incisioni e valli e quindi i pendii.

I pendii artificiali sono dovuti all’azione antropica che modifica la topografia dei luoghi. Essi possono essere parte di:

• Uno scavo,
• Una costruzione di terra.

Nei pendii naturali e negli scavi i terreni che formano la scarpata sono quelli in posto, quindi originati dal processo di deposizione geologica, caratterizzati da stratigrafie complesse non note a priori e da forte variabilità delle proprietà meccaniche e idrauliche.

Nelle costruzioni di terra i materiali messi in posto sono scelti dal progettista, quindi noti ed a volte selezionati, se le esigenze di progetto lo impongono, secondo rigorosi capitolati che regolano i lavori. Anche i procedimenti di costruzione possono essere scelti in modo da migliorare la qualità della costruzione.

Modello dei terreni costituenti il pendio

Pendii naturali e scavi

In questo caso il progettista ed i suoi consulenti devono indagare i terreni, limitatamente ad alcune verticali (indagini), e devono estrapolare i dati ottenuti nelle verticali indagate a tutto il volume interessato dalle analisi, in modo da ottenere un modello continuo di sottosuolo su cui eseguire le verifiche imposte dalla vigente normativa.

Esistono sensibili incertezze legate a:

• La conoscenza del sottosuolo (queste sono tanto minori quanto più ampia è l’indagine);
• La variabilità naturale dei terreni e delle proprietà (sono tanto maggiori quanto più ampia è la dispersione delle grandezze in gioco).

Costruzioni in terra (es. rilevati, opere idrauliche, colmate e discariche)

In questo caso l’elemento di conoscenza dei materiali è rappresentato dalle prescrizioni contenute nel capitolato speciale d’appalto che detta le regole per la scelta dei materiali e per la loro posa in opera. Le indagini sono comunque indispensabili per la conoscenza dei terreni di fondazione. Infine si eseguono controlli per verificare che le proprietà delle terre messe a rilevato corrispondano a quelle di progetto.

Rilevati

I rilevati hanno la funzione di portare il terreno ad una quota prestabilita (di imposta per la costruzione di manufatti, corrispondente ad una assegnata livelletta di progetto, ecc.).

Geometria e pendenze

La geometria è fissata dal progettista a cui si demanda l’analisi di stabilità. Spesso si fa riferimento a pendenze standard, che vanno sempre verificate mediante calcolo (le inclinazioni variano da circa 27° a 34°). Pendenze standard di rilevati stradali (da Manual for Slope Protection, edito dalla Japan Road Association)

Caratteristiche dei terreni

I terreni utilizzati devono avere specifiche caratteristiche granulometriche e di plasticità fissate dai Capitolati. Inoltre, vengono messi in opera umidi, ma non saturi in modo da ottenere la massima densità possibile. In terreni a grana fine nascono delle pressioni capillari, che pongono problemi di stabilità quando si annullano (es. a seguito di piogge intense e prolungate). In terreni granulari (utilizzati con maggiore frequenza) le pressioni capillari sono trascurabili.

Messa in opera

La messa in opera deve avvenire secondo precise modalità (es. spessore degli strati, energia di costipamento, ecc.) anche in relazione alla loro posizione all’interno del rilevato: ad esempio, nel caso dei rilevati stradali, lo strato a diretto contatto con la pavimentazione deve essere dotato di caratteristiche di rigidezza molto elevate.

Devono essere adoperate tecniche costruttive adeguate alle situazioni locali:

• “Scotico” dello strato superficiale su cui il rilevato deve essere appoggiato;
• Realizzazione di gradonature nei terreni di fondazione, se il manufatto deve essere realizzato su un pendio naturale;
• Messa in opera di strati anticapillari e di drenaggi;
• ecc.

Rinforzo dei rilevati

Per ottenere pendenze molto elevate, i rilevati possono essere rinforzati attraverso elementi metallici o plastici (Terre Armate, terre rinforzate).

Analisi di stabilità

Come per ogni scarpata di opere in terra, l’analisi di stabilità di un rilevato deve riguardare la verifica della stabilità interna e della stabilità esterna.

Stabilità interna

La verifica della stabilità interna riguarda la stabilità della sola scarpata al di sopra dei terreni di fondazione. In tale verifica intervengono:

• Caratteristiche del manufatto;
• Eventuali pressioni neutre presenti in esso.

Stabilità esterna

La verifica della stabilità esterna riguarda la stabilità non solo della scarpata al di sopra dei terreni di fondazione, ma anche la stabilità di questi ultimi. In tale verifica intervengono:

• Caratteristiche del manufatto;
• Eventuali pressioni neutre presenti in esso;
• Proprietà dei terreni di fondazione;
• Regime delle falde sotterranee.

Opere idrauliche

Scavi artificiali

Pur trattandosi di pendii artificiali, gli scavi presentano problematiche tipiche dei pendii naturali:

• Struttura e proprietà dei terreni
• Stati tensionali iniziali
• Regime idrico sotterraneo

Dipendono, infatti, dalle caratteristiche del deposito naturale e, quindi, dalla sua storia geologica.

Pendenza e stabilità degli scavi

La pendenza delle scarpate viene stabilita in funzione delle proprietà meccaniche dei terreni interessati e del regime delle acque sotterranee. Per scavi di modesta importanza, ...