INDAGINI GEOTECNICHE prove geotecniche di laboratorio CONCLUSA LANALISI DELLA COMPRESSIBILITÀ...

INDAGINI GEOTECNICHEprove geotecniche di laboratorio

CONCLUSA L’ANALISI DELLA COMPRESSIBILITÀ EDOMETRICA DELLE TERRE AFFRONTIAMO IL CAPITOLO DEDICATO A DEFORMABILITÀ E

RESISTENZA A ROTTURA

Con il termine deformabilità si intende il comportamento tensio-deformativo esibito da un terreno quando è sollecitato in condizioni tali da far

prevalere le deformazioni di forma su quelle volumetriche, situazione in cui l’elemento di volume si deforma fino a raggiungere la condizione di rottura

Geotecnica fascicolo 8/1

LE APPARECCHIATURE PER ESAMINARE IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI

TERRENI IN TERMINI DI DEFORMABILITÀ E RESISTENZA SONO

DI VARIO TIPO. QUELLA MAGGIORMENTE USATA È LA:

CELLA TRIASSIALE

In genere, le prove triassiali si realizzano in

DUE FASI:

Fase dicompressione

isotropa3 3

Fase deviatorica

0 400 800 1200 1600 2000

tensione totale media, p (kPa)

PERCORSI DI SOLLECITAZIONE NELLE PROVE

isotropo

deviatorico

LE DUE FASI POSSONO ESSERE REALIZZATE IMPONENDO VARIE MODALITÀ DI DRENAGGIO:

Fasedeviatorica

3 +(1- 3)

33TIPO di

0uS(CID)

0uQc(CIU)

0uQ(UU)

Faseisotropa

LIBERO

IMPEDITO

LIBERO

IMPEDITOIMPEDITO

alla fine:

sempre:

RISULTATI TIPICI IN PROVE DI COMPRESSIONE TRIASSIALE

Argilla n.c. del Fucino (AGI, 1991) - Ip=60%, =29°31°, c=0

È evidente che, essendo noti i valori di q e p a rottura:

Si noti che, indipendentemente dalle condizioni di drenaggio realizzate nel corso delle prove, con ottima approssimazione i punti di rottura risultano allineati lungo una retta di equazione:

)()( 3131 q

è possibile risalire ai valori delle tensioni principali (efficaci) a rottura e rappresentare i risultati indicati nel piano di Mohr.In tal modo si ottiene quanto indicato schematicamente in figura:

In condizioni più generali (ad esempio, volendo prescindere dalla condizione di normal consolidazione) si può affermare che il criterio di rottura di un terreno, ossia la curva che nel piano ’:inviluppa i cerchi di Mohr a rottura, è leggermente curvilineo. Nella figura ciò è enfatizzato, per evidenziare la differenza tra la curva di inviluppo a (in rosso) e la retta tangente b (in blu) aventi lo stesso punto di tangenza con il cerchio di Mohr in rosso.

Nelle condizioni della prova triassiale risulta che:

• il cerchio di Mohr rappresentativo degli stati tensionali lungo giaciture che si appoggiano all’asse 3 è quello tracciato tra i punti (2=3, 0) e (1, 0);

• idem per gli stati tensionali lungo giaciture che si appoggiano all’asse 2;

• il cerchio di Mohr per le giaciture che si appoggiano all’asse 1 degenera invece nel punto di coordinate (3, 0).

PERTANTO

nelle condizioni caratteristiche delle prove triassiali è sufficiente rappresentare il cerchio tra i punti (3, 0) e (1, 0): lo stato tensionale lungo qualunque giacitura è descritto da un punto di

tale cerchio.

In genere nella meccanica dei terreni si assume che l’inviluppo di rottura, nella realtà lievemente curvo, possa essere confuso con un inviluppo rettilineo caratterizzato da due parametri:

3 ’n1

= angolo di attrito (efficace)

c = coesione efficace.

In alcuni casi, tale assunzione può costringere ad adeguare il valore di e c al particolare campo tensionale d’interesse per l’applicazione presa in

considerazione.

3 +(1- 3)

3 ’n1

polo, K

Si può dimostrare che la scrittura del criterio di resistenza mediante gli invarianti di tensione, nella forma:

• è un modo alternativo di esprimere lo stesso criterio di resistenza tramite una retta nel piano ':• equivale ad affermare l’assenza di coesione efficace c’.

q sen( )

p sen( )

Dato che in condizioni di rottura esiste un legame tra (p’, q) e (’1, ’3), si può dimostrare che in assenza di coesione risulta:

È POSSIBILE ANCHE ESEGUIRE PROVE IN CUI VIENE FATTA VARIARE SOLO LA PRESSIONE DI CELLA, AL FINE DI ANALIZZARE (IN CONDIZIONI DRENATE) IL LEGAME

TENSIONE: DEFORMAZIONE IN CONDIZIONI ISOTROPE

In perfetta analogia con quanto rilevato nelle prove edometriche, si osserva che:

• IL COMPORTAMENTO MECCANICO È ELASTO-PLASTICO (vedi ramo A-B-C);

• NELLE FASI DI SCARICO-RICARICO IL MASSIMO p’ SUBITO IN FASE DI PRIMO CARICO (pmax) ASSUME IL RUOLO DI TENSIONE DI SNERVAMENTO; IL TERRENO CONSERVA MEMORIA DELLA STORIA TENSIONALE PREGRESSA

1max ppOCRp

Tensione media efficace, p'

i poro

ISO-LNCISO-LR

pBlinea di rigonfiamento(isotropa)

linea di normale consolidazione isotropa

A PARITÀ DI p’ UNO STESSO TERRENO PUÒ TROVARSI IN UNO STATO DI NORMALE CONSOLIDAZIONE (OCR=1)

O DI SOVRACONSOLIDAZIONE (OCR>1)

i poro

ISO-LNCISO-LR

Stato di sovraconsolidazione(OCR>1)

Stato di normale consolidazione (OCR=1)

ANALIZZIAMO DAPPRIMA IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI

TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI

EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI CID (S)

V =c+(1- 3)

V=0 v=-ur

A u=0 v= C

V =c+(1- 3)

RISULTATI TIPICIPROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE

NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1)

Deformazione assiale, a

p'o=100 kPap'o=200 kPap'o=400 kPa

di volu

contrazione

estensione

Tensione normale efficace, '

tangenzi

CURVE q:a NORMALIZZATEPROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE

RIGIDEZZAPROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE

Modulo

, E' s p'o=400 kPa

p'o=200 kPap'o=100 kPa

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONEPROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE

i poro

ISO-LNCLSC

ca, q LSC

di volu

EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI CIU (Qc)

V =c+(1- 3)

V=0 v=-ur

A u=0 v= C

u=A(1- 3)V =c+(1-A)(1- 3)

-A(1- 3)

RISULTATI TIPICIPROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE

p'o=100 kPa

p'o=200 kPa

p'o=400 kPa

p'o=200 kPa

p'o=100 kPa

Tensioni normali, & '

tangenzi

Tensioni totali

Tensioni efficaci

CURVE q:a NORMALIZZATEPROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE

RIGIDEZZAPROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE

Modulo

os p'o=400 kPa

p'o=200 kPap'o=100 kPa

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONEPROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE

ISO-LNCLSC

LSCp'o=100 kPap'o=200 kPap'o=400 kPa

linea di stato critico

LINEA DI STATO CRITICO NELLO SPAZIO (p', q, e) ESUE PROIEZIONI NEI PIANI (p', q) E (p', e)

EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI UU (Q)

V =c+(1- 3)

V=0 v=-ur

u= ur+C v=-ur

u= ur+C++A(1- 3)

V =-ur+(1-A)(1- 3)

0= -ur+

-A(1- 3)

RISULTATI TIPICIPROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE

, q po=100 kPa

po=200 kPapo=400 kPa

tangenzi

po=100 kPapo=200 kPapo=400 kPa

Tensioni totaliTensioni efficaci

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONEPROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE

i poro

ISO-LNCLSC

Tensione media, p & p'

LSCpo=100 kPapo=200 kPapo=400 kPa

p0=-ur

Tensioni totali

Tensioni efficaci

RICORDIAMO CHE A PARITÀ DI p’ UNA STESSA “ARGILLA” PUÒ TROVARSI IN UNO STATO DI NORMALE

CONSOLIDAZIONE (OCR=1) O DI SOVRACONSOLIDAZIONE (OCR>1)

i poro

ISO-LNCISO-LR

Stato di sovraconsolidazione(OCR>1)

Stato di normale consolidazione (OCR=1)

ORA ANALIZZIAMO IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI

TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI

SOVRACONSOLIDATI (OCR>1)

di volu

Tensione normale efficace, '

p'o=100 kPa

p'o=200 kPa

p'o=400 kPa

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONEPROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE

i poro

, e ISO-LNC

ca, q LSC

di volu

STATO DI DEBOLE EFORTE SOVRACONSOLIDAZIONE

i poro

, e ISO-LNC

LSCSTATI NON

RAGGIUNGIBILI

FORTESOVRACONSOLIDAZIONE

DEBOLESOVRACONSOLIDAZIONE

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

, p'o=100 kPap'o=200 kPap'o=400 kPa

Tensioni totali

Tensioni efficaci

i poro

ISO-LNCLSCLR

ca, q LSC

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Bishop & Henkel 1957

0 50 100 150 200 250 300

p' (kPa)

0 100 200 300 400 500' (kPa)

, po=170 kPapo=310 kPapo=500 kPa

Tensioni totaliTensioni efficaci

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONEPROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE

i poro

ISO-LNCLSCLR

ca, q LSC

p0=-ur Tensioni totali

Tensioni efficaci

APPARECCHIO DI TAGLIO DIRETTO

a) piastra di base, b) piastre porosec) piastre nervate, d) testa di carico

Componenti della scatola Schema di applicazione deicarichi e meccanismi di rottura

Dimensioni dei provini:H12.5 mm; L50 mm;L/H2 (AGI, 1990)

0 20 40 60

scorrimento (mm)

n = 417 kPa

Argilla di Grassano, materiale indisturbato

’c’

resistenza di picco

resistenza residua

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