Riassunto "Geotecnica completa per argomenti"

Idraulica dei terreni

Introduzione

Il terreno è un sistema multiphase, costituito da scheletro solido, liquido e gas.

L’acqua presente nel terreno può essere, nel caso delle argille, sottoforma di acqua assorbita (attratta dalla carica negativa della superficie delle particelle) o sottoforma di acqua interstiziale libera di muoversi tra i pori dello scheletro solido sotto l’azione di un gradiente:

I diversi tipi di terreno hanno comportamenti differenti. Definita la permeabilità, parametro dipendente solo dalla matrice solida, come la tendenza della matrice solida a farsi attraversare da un fluido; questa è legata al coefficiente di conducibilità idraulica K (dipendente dalle proprietà del solido e del fluido) dalla relazione:

I terreni si distinguono per diversi valori di coefficiente di conducibilità idraulica, maggiore per le ghiaie (10^-2-1 m/s), minore per le argille (10^-9-10^-8 m/s).

Forme di Energia

Il moto dell'acqua avviene da un punto ad energia maggiore verso un punto ad energia minore. Le componenti di energia sono:

• Altezza geometrica z
• Altezza di pressione
• Altezza cinetica

La somma delle tre rappresenta l’altezza totale H, quindi l’energia specifica totale. Per il teorema di Bernoulli, in un fluido perfetto e incomprimibile in moto stazionario, l’energia totale lungo tutti i punti della stessa linea di corrente...

Moto di filtrazione

Il moto di filtrazione nei mezzi porosi è descritto dalla rappresentazione delle linee equipotenziali e delle linee di flusso, tra loro ortogonali, che formano la rete di flusso. Le linee equipotenziali (p=cost) congiungono i punti aventi la stessa altezza idraulica H, le linee di flusso congiungono le traiettorie del flusso d'acqua. Lungo tubo di filtrazione la portata è costante. Il fenomeno per cui le particelle di terreno sono dirette dal basso verso l'alto nella zona del filtro, in particolari condizioni si chiama sifonamento.

La condizione critica si ha per i_f > i_s ovvero quando si raggiunge il gradiente idraulico critico = i_f per i_o = γ'^h/_L = γ'^V/_V γ_s . Per gradiente idraulico, al quale la tensione efficace è nulla, si intende = i equiv ^{n c_f}/_{(γ' / γ)s}

Nella condizione non drenata un elemento di volume non scambia massa d'acqua con l'ambiente circostante. In queste condizioni si verifica la compresura della etrazione variazioni di volume tra le _soler solidi ed il fluido intestriziale. Nel caso in cui generalmente, considerando l'acqua incomprimibile, si ricava che la sovrapressione interstiziale.

δu = δσ. Questa relazione più B: dipende dalla contrazione (=1 nel caso di mezzo saturo) A: dipende dalla storia tensionale e dal livello di forze (=3 nel caso di mezzo ideale elastico)

Consolidazione tridimensionale

Questo processo viene descritto dalle equazioni della teoria di Biot che costituiscono un sistema di 4 equazioni in 4 incognite: la sovrapressione interstiziale e le 3 componenti degli spostamenti.

La teoria di Biot è detta accoppiata in quanto analizza contemporaneamente l’evoluzione delle sovrapressioni interstiziali e delle deformazioni delle schelette solide nel tempo. Nel 1996 Terzaghi e Rendulic hanno proposto una formulazione approssimata in grado di disaccoppiare le sovrapressioni interstiziali e le deformazioni ipotizzando che la deformazione nel mare nel tempo (t = o) e ponendo il coefficiente di consolidazione ev uguale per i carnti modi, bc i0 tridimensionale.

Consolidazione con precarico e dreni

L’applicazione di un rilevato di precariio serve a far esaurire gran parte dei cedimenti prima della realizzazione di una struttura.Accoppiando al precario unariice di dreni verticali è possibile ridurre la lunghezza massima di drenaggio e quindi velocizzare ulteriormente il proceso di consolidazione.I dreni possono essere in sabbia o prefabbricati e possono essere installati per infissione, vibroflottazione o giutapressione. Vengono usati nel caso di terreni che non offrono sufficienti margini di sicurezza per la realizzazione di una struttura (argille e limi).All’aumentare dell’altezza del rilevalto è aumentata la velocilti di cedimenti della struttura.L’acqua convogliata dei dreni viene aspirata tramite un manicoso drenante posto alla base del rilevato di precariato.

La consolidazione con dreni viene studialo grazie alla teoria della consolidazione radiale di Brown che perviene all’equarione generale C_n(^wr_n/_v)(^2T/_DCZrn = 2π₁)C_z)

C_n = coefficients di consolidazione radiale. Il grado di consolidazione medo = U_n.La teoria di Hanbo permette di modificare il coefficient B che entra nell’equarione di U_n per considerare le tffetto smarc. I rinforzamenti del terreno intorno al dwero, compdti di rimozione locale della permeabilita e resistenza shallowia interna al dovero; complet di equarione generale che combina consolidatione radiale e verticale = C_n[(^2π/_Zn)(²/_DCZrn)+C_z]

Colonne di ghiaia rinforzate

La ricerca del settore del miglioramento dei terreni di fondazione sta attualmente cercando di proporre le colonne di ghiaia wobbie impregnate con geosintetici come alternativa ai tradizioni pi&l di fondiori

Utilizzando un adaguit geocomposito di rinfozo e filtrazione quest colonne, olte ad incrementare le capacita portale del terren di fondazione, possano fungzere anche da drenaggio locali e minute […] velocità di cedimenti.

Queste tecniche si utilizzano nel caso di terreni coesivi e le colonne vengono impès tramite vibroflottazione, trivella ad elico o pal tubolari a canico pneumaticà.

Prove in sito

Introduzione

Le prove in sito per la caratterizzazione geotecnica sono da intendersi complementari alle prove in laboratorio, in quanto entrambe presentano vantaggi e svantaggi. I vantaggi delle prove in sito: la possibilità di indagare una porzione di terreno ampia, esaminando terreni in cui non si possibile prelevare campioni indisturbati; sono più rapide ed economiche, si svolgono dove si conosce direttamente la natura dei materiali, non comportano condizioni di contorno, l'inserimento degli strumenti produce disturbi che vengono registrati e si ricevono le caratteristiche del profilo del terreno per scoprire il tipo di intervento; trovare eventuali problemi e per eseguire si ricorreva eventuali rischi di natura geologica.

Il grado di approfondimento delle indagini dipende dall'importanza del progetto e dalle sue fasi di sviluppo. Inoltre l'estensione delle prove (in superficie e in profondità) dipende dal tipo di opera da realizzare (ad es. fondazioni superficiali o pali di fondi, scavi o rilevati, ecc.)

Le principali caratteristiche investigate sono il livello di falda e la pressione interstiziale, il profilo stratigrafico, lo stato tensionale, la resistenza al taglio, la deformabilità.

Livello di falda e pressione interstiziale

Per conoscere il livello di falda in un acquifero, e quindi la pressione interstiziale, si utilizzano i piezometri, i quali mettono in contatto la falda con l'ambiente esterno tramite un condotto. Il livello misurato in diversi piezometri definisce una superficie piezometrica. Esistono numerosi tipi di piezometro tra cui: tubo piezometrico (un tubo con un tratto fessurato ricoperto di materiale drenante, si usa in terreni omogenei), piezometro con tratto sigillato (la parte fessurata è isolata dal resto del piezometro per ripristinare le condizioni locali in un punto, si usa in terreni molto permeabili), piezometro di Casagrande (misura tempi di risposta bassa in argille), piezometro di Bishop installato nel corpo delle dighe in materiali sciolti, celle piezometriche (tempo di risposta bassissima per terreni a bassa permeabilità; possono essere pneumatiche, a corda vibrante, ad estensimetro elettrico).

Il tempo di risposta è il tempo necessario a raggiungere le condizioni di equilibrio; questo tempo aumenta per terreni poco permeabili e diminuisce dal tubo piezometrico alla cella piezometrica.

Profilo stratigrafico

Questo può essere determinato per mezzo di prove penetrometriche statiche (CPT); in questi materiali differenti offrono diversi valori di resistenza alla punta (argille meno resistenti delle silt). Per migliorare le potenzialità della prova è stato introdotto il piezocono, ovvero alla punta conica della CPT è aggiunto dei filtri di tre trasduttori di pressione per misurare l'acqua interstiziale. Nel caso di terreni granulari le condizioni drenanti fanno diminuire un aumento di res unl maggiore resilistanza, mentre nel caso di terreni coesivi, a causa del ritardo del l'equalizzazione dei filtri la resistenza misurata si aumento e si diminuisce la resistenza all'avanzamento di uno strumento più efficace.