INDAGINI GEOTECNICHE prove geotecniche di laboratorio

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1 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 per per l Architettura fascicolo 8/1

2 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 per l Architettura fascicolo 8/2

3 In genere, le prove triassiali si realizzano in DUE FASI: 3 Fase di compressione isotropa Fase deviatorica Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/3

4 LE DUE FASI POSSONO ESSERE REALIZZATE IMPONENDO VARIE MODALITÀ DI DRENAGGIO: Fase isotropa 3 3 +( 1-3 ) Fase deviatorica TIPO di PROVA ( 1-3 ) S (CID) LIBERO alla fine: u 0 LIBERO sempre: u 0 Qc (CIU) LIBERO alla fine: u 0 IMPEDITO u 0 Q (UU) IMPEDITO u 0 IMPEDITO u 0 Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/4

5 RISULTATI TIPICI IN PROVE DI COMPRESSIONE TRIASSIALE Argilla n.c. del Fucino (AGI, 1991) - I p =60%, =29 31, c =0 Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/5

6 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: q 1 p ( ) 3 ( 1 3 ) ( 1 3 ) 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: q M p n 3 1 n Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/6

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 : 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. n b a 3 1 n Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/7

8 1 2 = 3 3 = 2 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. n 3 1 n Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/8

9 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 c 3 1 n 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 per l'architettura fascicolo 8/9

10 3 +( 1-3 ) ( 1-3 ) n * giacitura di rottura P c polo, K Q 3 P 1 n * Q P * * Q P Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/10

11 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 Indice di porosità, e A C linea di normale consolidazione isotropa linea di rigonfiamento (isotropa) Tensione media efficace, p' B p B ISO-LNC ISO-LR e p e e 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 OCR p p max p 1 Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/11

12 Indice di porosità, e ISO-LNC ISO-LR Stato di normale consolidazione (OCR=1) Stato di sovraconsolidazione (OCR>1) p Tensione media efficace, 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 per l'architettura fascicolo 8/12

13 EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI CID (S) MONTAGGIO DEL PROVINO 0 =0 V =0 u=u r o =-u r v =-u r COMPRESSIONE ISOTROPA 0 = C V = C u=0 v = C o = C FASE DEVIATORICA V = c +( 1-3 ) 0 = c u=0 V = c +( 1-3 ) 0 = c Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/13

14 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensione deviatorica, q p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa Deformazione assiale, a contrazione Def.di volume, v estensione p'o=400 kpa p'o=100 2 kpa p'o=100 kpa ε v =0 Deformazione assiale, a Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/14

15 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensione tangenziale, p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa Tensione normale efficace, ' Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/15

16 EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) MONTAGGIO DEL PROVINO 0 =0 V =0 u=u r o =-u r v =-u r COMPRESSIONE ISOTROPA 0 = C V = C u=0 v = C o = C FASE DEVIATORICA V = c +( 1-3 ) 0 = c u=a ( 1-3 ) V = c +(1-A) ( 1-3 ) 0 = c + -A ( 1-3 ) Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/16

17 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensione deviatorica, q p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa Deformazione assiale, a p'o=400 kpa p'o=200 kpa p'o=100 kpa Variazione di u Deformazione assiale, a Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/17

18 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensione tangenziale, Tensioni efficaci Tensioni totali p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa Tensioni normali, & ' Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/18

19 EVOLUZIONE DELLO STATO DI TENSIONE IN PROVE TRIASSIALI UU (Q) MONTAGGIO DEL PROVINO 0 =0 V =0 u=u r o =-u r v =-u r COMPRESSIONE ISOTROPA 0 = C V = C u= u r + C v =-u r o =-u r FASE DEVIATORICA V = c +( 1-3 ) 0 = c u= u r + C + +A ( 1-3 ) V =-u r +(1-A) ( 1-3 ) 0 = -u r + -A ( 1-3 ) Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/19

20 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) Tensione deviatorica, q po=100 kpa po=200 kpa po=400 kpa Deformazione assiale, a Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/20

21 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE NORMALMENTE CONSOLIDATI (OCR=1) po=100 kpa po=200 kpa Tensione tangenziale, po=400 kpa Tensioni efficaci Tensioni totali c u Tensioni normali, & ' Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/21

22 Indice di porosità, e ISO-LNC ISO-LR Stato di normale consolidazione (OCR=1) Stato di sovraconsolidazione (OCR>1) p Tensione media efficace, p' 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 per l'architettura fascicolo 8/22

23 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensione deviatorica, q p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa O Deformazione assiale, a Def.di volume, v Deformazione assiale, a Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/23

24 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensione tangenziale, c p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa Tensione normale efficace, ' Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/24

25 STATO DI DEBOLE E FORTE SOVRACONSOLIDAZIONE Indice di porosità, e STATI NON RAGGIUNGIBILI FORTE SOVRACONSOLIDAZIONE ISO-LNC LSC DEBOLE SOVRACONSOLIDAZIONE Tensione media efficace, p' Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/25

26 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CIU (Qc) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensione deviatorica, q p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa Deformazione assiale, a 4 u > 0 2 Variazione di u u < 0-4 Deformazione assiale, a Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/26

27 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI CID (S) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensione tangenziale, c p'o=100 kpa p'o=200 kpa p'o=400 kpa Tensioni totali Tensioni efficaci Tensioni normali, & ' Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/27

28 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensione deviatorica, q po=170 kpa po=310 kpa po=500 kpa Deformazione assiale, a Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/28

29 RISULTATI TIPICI PROVE TRIASSIALI UU (Q) IN TERRENI A GRANA FINE SOVRACONSOLIDATI (OCR>1) Tensione tangenziale, po=170 kpa po=310 kpa po=500 kpa Tensioni efficaci Tensioni totali c u Tensioni normali, & ' Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/29

30 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 per l'architettura fascicolo 8/30

31 n = 417 kpa (kpa) scorrimento (mm) Argilla di Grassano, materiale indisturbato resistenza di picco resistenza residua c r Geotecnica per l'architettura fascicolo 8/31