Consolidamento terreni - Relazione

Alma Mater Studiorum - Università di Bologna

Corso di laurea magistrale in ingegneria per l’ambiente e il territorio

Relazione di calcolo: Esercitazioni consolidamento dei terreni

Corso di consolidamento dei terreni

A.A. 2021-2022

Docente: Guido Gottardi

Studentessa: Laura Pattaromat. 9779951

Indice

• Introduzione ................................................................................................................4
• Esercitazione 1 – Stabilizzazione dei versanti mediante trincee drenanti ..................6
• Premessa ..................................................................................................................6
• Analisi di stabilità .......................................................................................................7
• Stabilizzazione con trincee drenanti ..........................................................................9
• Verifica efficienza delle trincee ...............................................................................13
• Analisi dei costi e scelta progettuale .......................................................................16
• Esercitazione 2 – Intervento di consolidamento tramite elettrosmosi ........................18
• Premessa ................................................................................................................18
• Verifica della capacità portante – Pre-intervento ......................................................19
• Verifica sui cedimenti – Pre-intervento .....................................................................20
• Intervento di consolidamento con elettrosmosi .........................................................23
• Verifica della capacità portante – Post-intervento ....................................................27
• Verifica sui cedimenti – Post-intervento ...................................................................27
• Analisi dei costi e scelta ottimale ..............................................................................28

Indice delle figure

Esercitazione 1 – Stabilizzazione dei versanti mediante trincee drenanti

• Figura 1: Profilo longitudinale del pendio e del rilevato finale ........................................6
• Figura 2: Sezione pendio riportata nel programma di calcolo Geoslope ........................7
• Figura 3: Superficie di rottura al piede calcolata con il metodo di Spencer ..................8
• Figura 4: Riferimenti dimensionamento trincee drenanti ................................................9
• Figura 5: Calcolo del parametro attraverso la soluzione grafica di Bromhead ............11
• Figura 6: Abaco di Desideri per ed efficienza del 50% ..................................................14
• Figura 7: Abaco di Desideri per ed efficienza del 90% ..................................................14
• Figura 8: Condizione al 50% dell'efficienza delle trincee in assenza del rilevato, Geoslope ...............................................................17
• Figura 9: Condizione al 90% dell'efficienza delle trincee in presenza del rilevato, Geoslope ......................................................17
• Figura 10: Condizione efficienza finale delle trincee con la presenza del rilevato, Geoslope ........................................................17

Esercitazione 2 – Intervento di consolidamento tramite elettrosmosi

• Figura 11: Teoria di Boussinesq applicata ad una fondazione nastriforme ..................20
• Figura 12: Schematizzazione del sistema di funzionamento scelto con anodo chiuso e catodo drenante ..................................................24
• Figura 13: Grado di consolidazione medio, soluzione di Johnston & Butterfield ..........25

Indice delle tabelle

Esercitazione 1 – Stabilizzazione dei versanti mediante trincee drenanti

• Tabella 1: Limiti di ingresso delle possibili superfici di scorrimento .................................7
• Tabella 2: Differenti metodi risolutivi del metodo dei conci con annesse ipotesi semplificative .........................................................................8
• Tabella 3: Differenti metodi risolutividel metodo dei conci con annesse ipotesi semplificative ...............................................................................8
• Tabella 4: Fattori di sicurezza analizzati e restituiti dal programma di calcolo Geoslope .............................................................................8
• Tabella 5: Risultati elaborazione dati Geoslope ................................................................10
• Tabella 6: Dimensionamento trincee con l'uso dell'Abaco di Bromhead ............................12
• Tabella 7: Parametri dello strato Limo Argilloso OC ........................................................13
• Tabella 8: Risultati efficienza trincee con Abachi di Desideri ...............................................15
• Tabella 9: Analisi dei costi ................................................................................................16
• Tabella 10: Scelta progettuale finale .................................................................................16

Esercitazione 2 – Intervento di consolidamento tramite elettrosmosi

• Tabella 11: Parametri geotecnici dello strato di argilla ....................................................18
• Tabella 12: Calcolo dei cedimenti per la verifica SLE ....................................................21
• Tabella 13: Risultati soluzione di Johnston & Butterfield ................................................25
• Tabella 14: Calcolo cedimenti post-intervento ...............................................................26
• Tabella 15: Risultati verifica capacità portante post-intervento .......................................27
• Tabella 16: Risultati verifica sui cedimenti post-intervento .............................................27
• Tabella 17: Risultati analisi dei costi attraverso il rapporto .............................................28

Le immagini delle rappresentazioni dei modelli e annesse formulazioni sono state prese dalle dispense del corso fornite dal Prof. Gottardi:

• Dispensa “Appunti dalle lezioni”.
• Dispense “Esercitazioni”.

Introduzione

Il seguente elaborato ha lo scopo di illustrare le scelte progettuali, lo svolgimento e i risultati delle esercitazioni assegnate durante il corso di consolidamento dei terreni. Le esercitazioni riguardano due temi differenti: la prima consiste nel dimensionamento di trincee drenanti sotto un rilevato di precarico per stabilizzare un versante inizialmente instabile, la seconda invece tratta il consolidamento utilizzando la tecnica dell’elettrosmosi.

Esercitazione 1 – Stabilizzazione dei versanti mediante trincee drenanti

Premessa

Con riferimento alla sezione longitudinale del pendio riportata in figura 1, la prima esercitazione si pone l’obiettivo di dimensionare un sistema di trincee drenanti per ottenere un margine di sicurezza adeguato nei confronti della stabilità prima e dopo la costruzione di un rilevato al di sopra del pendio.

In particolare, una volta valutato il fattore di sicurezza del pendio nelle condizioni iniziali, si richiede di dimensionare le trincee drenanti per:

• Ottenere un fattore di sicurezza nella configurazione finale con presenza del rilevato, ≥ 1.3 considerando un’efficienza delle trincee del 90% da raggiungere al massimo dopo 4 mesi (120gg) dalla realizzazione delle stesse;
• Verificare che nella condizione di efficienza delle trincee del 50% si ottenga un fattore di sicurezza almeno entro le 2 settimane (14gg) dalla costruzione delle trincee nella configurazione iniziale prima dell’esecuzione del rilevato.

Il dimensionamento deve essere eseguito sulla base dei seguenti dati disponibili:

• Profilo topografico (iniziale e finale);
• Due sondaggi con indicazione stratigrafia e quota di falda indicati in figura;
• Caratterizzazione geotecnica.

La soluzione progettuale ottimale deve essere individuata minimizzando il costo della trincea per metro di larghezza del versante, assumendo i seguenti costi di realizzazione di una trincea drenante per metro di profondità:

• Costo ≤ 2; costo 2 < ≤ 4 = 1.5; costo 4 < ≤ 6 =2.

Figura 1: Profilo longitudinale del pendio e del rilevato finale.

Analisi di stabilità

Per effettuare l’analisi di stabilità è stata rappresentata la sezione del versante sul programma di calcolo all’equilibrio limite Geoslope in figura 2, che, per calcolare il coefficiente di sicurezza utilizza diversi metodi, a conci proposti da vari autori. Il programma effettua l’analisi con il metodo dell’equilibrio limite, esaminando un certo numero di possibili superfici di scorrimento (circolari e non) nell’intervallo scelto, al fine di cercare quella che minimizza il coefficiente di sicurezza.

Si ricorda che il coefficiente di sicurezza è definito come:

= = =

Per rappresentare il profilo topografico, le coordinate dei punti noti del piano campagna sono state collegate con segmenti rettilinei. Anche la separazione tra i due strati (limo argilloso e roccia madre “bedrock”) è stata raffigurata attraverso segmenti di retta; avendo dati solo in corrispondenza di due sondaggi, per ottenere l’andamento lungo l’intera sezione, si è collegata la linea a monte del sondaggio e a valle del sondaggio.

Per quanto riguarda la linea di falda, ne è nota la posizione solo nei due punti corrispondenti ai sondaggi, nei quali è assegnata una distanza di dal p.c.. Si è deciso di posizionare la falda ad una distanza costante pari a dal p.c. (falda è parallela alla superficie). Attraverso tali ipotesi si semplifica la realtà, però necessarie considerando il numero limitato di sondaggio disponibili.

Figura 2: Sezione pendio riportata nel programma di calcolo Geoslope.

Per effettuare il calcolo sono stati inseriti i range di ingresso e di uscita delle possibili superfici di scorrimento in termini di coordinate riportate in tabella 1:

• Tabella 1: Limiti di ingresso delle possibili superfici di scorrimento.

Sono stati valutati i coefficienti di sicurezza relativi alla condizione iniziale precedente alla realizzazione delle trincee, sia in assenza che in presenza del rilevato, attraverso quattro metodi diversi. I diversi metodi si differenziano per alcune ipotesi semplificative per la risoluzione, che vengono descritte in tabella 2, mentre i risultati delle diverse analisi sono riassunti in tabella 3.

• Tabella 2: Differenti metodi risolutivi del metodo dei conci con annesse ipotesi semplificative.
• Figura 3: Superficie di rottura al piede calcolata con il metodo di Spencer.
• Tabella 3: Differenti metodi risolutivi del metodo dei

Tabella 4: Fattori di sicurezza analizzati e restituiti dal programma di calcolo Geoslope.

Cerchio al piede: le superfici di scorrimento con e senza rilevato in tutti i metodi risultano soddisfare il requisito ≥ 1.3. Occorre però precisare come si può vedere dall’immagine (figura 3), caso in esempio, che la superficie di scorrimento parte e termina nei limiti estremi dell’intervallo di ingresso e di uscita. Ciò sottolinea che sia necessario verificare che la superficie di scorrimento sia localizzata in altri intervalli. Figura 4: Superficie di rottura al piede calcolata con il metodo di Spencer.

Lungo il versante: si può notare come entrambe le casistiche analizzate, senza e con rilevato, non soddisfino il requisito di sicurezza. Si può sottolineare che la presenza del rilevato peggiori ulteriormente la condizione di instabilità del versante, motivo per il quale è necessario intervenire con un inter