prove geotecniche di laboratorio INDAGINI GEOTECNICHE prove 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 Geotecnica fascicolo 8/2

In genere, le prove triassiali si realizzano in DUE FASI: Fase di compressione isotropa 3 Fase deviatorica 1- 3 Geotecnica fascicolo 8/3

PERCORSI DI SOLLECITAZIONE NELLE PROVE deviatorico isotropo Geotecnica fascicolo 8/4

LE DUE FASI POSSONO ESSERE REALIZZATE IMPONENDO VARIE MODALITÀ DI DRENAGGIO: Fase deviatorica 3 +(1- 3) 3 Fase isotropa 3 TIPO di PROVA alla fine: sempre: S (CID) D u = LIBERO LIBERO s = ¢ alla fine: Qc (CIU) D u = LIBERO IMPEDITO s = ¢ Q (UU) IMPEDITO IMPEDITO Geotecnica fascicolo 8/5

RISULTATI TIPICI IN PROVE DI COMPRESSIONE TRIASSIALE Argilla n.c. del Fucino (AGI, 1991) - Ip=60%, =29°31°, c=0 Geotecnica fascicolo 8/6

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: È evidente che, essendo noti i valori di q e p a rottura: 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: n 3 1 ’n Geotecnica fascicolo 8/7

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 s’:t 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. b n a 3 1 ’n Geotecnica fascicolo 8/8

1 2=3 3=2 n 3 ’n 1 Nelle condizioni della prova triassiale risulta che: 1 2=3 3=2 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. n 3 ’n 1 Geotecnica fascicolo 8/9

 = angolo di attrito (efficace) 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:  = angolo di attrito (efficace) c = coesione efficace. n 3 ’n 1  c 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. Geotecnica fascicolo 8/10

n * Q P 3 1 ’n * P * Q 3 +(1- 3) 3 giacitura di rottura n  * P c polo, K Q P 3 1 ’n Q * P * Q Geotecnica fascicolo 8/11

equivale ad affermare l’assenza di coesione efficace c’. 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 s':t equivale ad affermare l’assenza di coesione efficace c’. Dato che in condizioni di rottura esiste un legame tra (p’, q) e (s’1, s’3), si può dimostrare che in assenza di coesione risulta: Geotecnica fascicolo 8/12

IL COMPORTAMENTO MECCANICO È ELASTO-PLASTICO (vedi ramo A-B-C); 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 A C B pB linea di rigonfiamento (isotropa) linea di normale consolidazione isotropa ee ep 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 (pmax) ASSUME IL RUOLO DI TENSIONE DI SNERVAMENTO; IL TERRENO CONSERVA MEMORIA DELLA STORIA TENSIONALE PREGRESSA Geotecnica fascicolo 8/13

NORMALMENTE CONSOLIDATI Stato di normale consolidazione (OCR=1) Stato di sovraconsolidazione (OCR>1) p A PARITÀ DI p’ UNO STESSO TERRENO PUÒ TROVARSI IN UNO STATO DI NORMALE CONSOLIDAZIONE (OCR=1) O DI SOVRACONSOLIDAZIONE (OCR>1) ANALIZZIAMO DAPPRIMA IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI Geotecnica fascicolo 8/14

EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI CID (S) V =c+(1- 3) 0=c MONTAGGIO DEL PROVINO u=ur 0=0 V=0 v=-ur o=-ur COMPRESSIONE ISOTROPA u=0 v= C o=C V=C 0=C FASE DEVIATORICA V =c+(1- 3) 0=c Geotecnica fascicolo 8/15

RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) contrazione estensione 2 εv=0 Geotecnica fascicolo 8/16

RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1)  Geotecnica fascicolo 8/17

CURVE q:a NORMALIZZATE RIGIDEZZA PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) CURVE q:a NORMALIZZATE PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Geotecnica fascicolo 8/18

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Geotecnica fascicolo 8/19

EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) V =c+(1- 3) 0=c MONTAGGIO DEL PROVINO u=ur 0=0 V=0 v=-ur o=-ur COMPRESSIONE ISOTROPA u=0 v= C o=C V=C 0=C FASE DEVIATORICA u=A(1- 3) V =c+(1-A)(1- 3) 0=c + -A(1- 3) Geotecnica fascicolo 8/20

Tensione deviatorica, q RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Deformazione assiale, e a Tensione deviatorica, q p'o=100 kPa p'o=200 kPa p'o=400 kPa Variazione di u Geotecnica fascicolo 8/21

RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensioni totali Tensioni efficaci  Geotecnica fascicolo 8/22

CURVE q:a NORMALIZZATE RIGIDEZZA PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) CURVE q:a NORMALIZZATE PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Geotecnica fascicolo 8/23

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensione media efficace, p' Indice di porosità, e ISO-LNC LSC Tensione deviatorica, q p'o=100 kPa p'o=200 kPa p'o=400 kPa Deformazione assiale, e a Variazione di u Geotecnica fascicolo 8/24

C B A e LINEA DI STATO CRITICO NELLO SPAZIO (p', q, e) E SUE PROIEZIONI NEI PIANI (p', q) E (p', e) A B C e linea di stato critico Geotecnica fascicolo 8/25

EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI UU (Q) V =c+(1- 3) 0=c MONTAGGIO DEL PROVINO u=ur 0=0 V=0 v=-ur o=-ur COMPRESSIONE ISOTROPA u= ur+C V=C 0=C FASE DEVIATORICA u= ur+C+ +A(1- 3) V =-ur+(1-A)(1- 3) 0= -ur+ -A(1- 3) Geotecnica fascicolo 8/26

RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Geotecnica fascicolo 8/27

RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensioni totali Tensioni efficaci  cu Geotecnica fascicolo 8/28

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) p0=-ur Tensioni totali Tensioni efficaci Geotecnica fascicolo 8/29

ORA ANALIZZIAMO IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI Stato di sovraconsolidazione (OCR>1) Stato di normale consolidazione (OCR=1) RICORDIAMO CHE A PARITÀ DI p’ UNA STESSA “ARGILLA” PUÒ TROVARSI IN UNO STATO DI NORMALE CONSOLIDAZIONE (OCR=1) O DI SOVRACONSOLIDAZIONE (OCR>1) ORA ANALIZZIAMO IL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI Geotecnica fascicolo 8/30

RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) O Geotecnica fascicolo 8/31

Tensione normale efficace, RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensione normale efficace, s ' Tensione tangenziale, p'o=100 kPa p'o=200 kPa p'o=400 kPa  c Geotecnica fascicolo 8/32

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Geotecnica fascicolo 8/33

FORTE SOVRACONSOLIDAZIONE STATO DI DEBOLE E FORTE SOVRACONSOLIDAZIONE STATI NON RAGGIUNGIBILI DEBOLE SOVRACONSOLIDAZIONE FORTE SOVRACONSOLIDAZIONE Geotecnica fascicolo 8/34

Deformazione assiale, ea RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) u > 0 Variazione di u u < 0 Deformazione assiale, ea Geotecnica fascicolo 8/35

Tensioni normali, s & ' Tensione tangenziale, p'o=100 kPa p'o=200 kPa RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensioni normali, s & ' Tensione tangenziale, p'o=100 kPa p'o=200 kPa p'o=400 kPa  Tensioni totali Tensioni efficaci Geotecnica fascicolo 8/36

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Geotecnica fascicolo 8/37

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Bishop & Henkel 1957 Geotecnica fascicolo 8/38

RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Geotecnica fascicolo 8/39

Tensioni normali, s & ' Tensione tangenziale, po=170 kPa po=310 kPa RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensioni normali, s & ' Tensione tangenziale, po=170 kPa po=310 kPa po=500 kPa Tensioni totali Tensioni efficaci  cu Geotecnica fascicolo 8/40

PERCORSI DI TENSIONE E DEFORMAZIONE PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) p0=-ur Tensioni totali Tensioni efficaci Geotecnica fascicolo 8/41

APPARECCHIO DI TAGLIO DIRETTO Componenti della scatola Schema di applicazione dei carichi e meccanismi di rottura a) piastra di base, b) piastre porose c) piastre nervate, d) testa di carico Dimensioni dei provini: H12.5 mm; L50 mm; L/H2 (AGI, 1990) Geotecnica fascicolo 8/42

t c’ s’ Argilla di Grassano, materiale indisturbato resistenza di picco ’ t resistenza residua ’r c’ s’ Geotecnica fascicolo 8/43