terreni a grana fine consistenti

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1 terreni a grana fine consistenti POLITECNICO DI BARI summer school Cagliari giugno 2015 L. CALLISTO Terreni argillosi poco consistenti

2 1. osservazioni sperimentali 2. modellazione costitutiva

3 schema della lezione introduzione e definizioni; compressibilità; resistenza a taglio; normalizzazione secondo Hvorslev; localizzazione; rilettura moderna di Hvorslev secondo CSSM; resistenza a taglio e struttura; sperimentazione sull argilla di Vallericca; osservazioni sperimentali pre-failure; riferimenti bibliografici

4 introduzione wl w argille consistenti: Ic 0.5 w w L P

5 introduzione wl w argille consistenti: Ic 0.5 w w L P Rampello et al., 2002

6 introduzione argille consistenti: non necessariamente sovraconsolidate!

7 introduzione memoria della storia geologica del deposito struttura storia tensionale ( max, direzione del percorso) cementazione (ad es. percolazione di CaCO 3 ) debole litificazione effetti meccanici: maggiore rigidezza e resistenza iniziale anisotropia graduale o rapido decadimento di queste proprietà (processo di destrutturazione)

8 introduzione argille consistenti: una storia anche italiana! Croce et al., 1969

9 compressibilità 4 differenti argille naturali consistenti Burland et al., 1996

10 compressibilità 4 corrispondenti argille ricostituite Burland et al., 1996

11 compressibilità rappresentazione nel piano normalizzato Burland et al., 1996

12 argilla di Vallericca compressibilità Amorosi & Rampello, 2007

13 compressibilità argilla di Vallericca: swell sensitivity Amorosi & Rampello, 2007

14 compressibilità argilla di Vallericca: compressione in cella triassiale Amorosi & Rampello, 2007

15 resistenza a taglio curve tensioni-deformazioni: CIU e CID Vallericca Burland et al., 1996

16 resistenza a taglio inviluppi di resistenza curvi Croce et al., 1969

17 il contributo di Hvorslev ruolo della porosità/contenuto d acqua sulla resistenza Hvorslev, 1937

18 il contributo di Hvorslev normalizzazione rispetto alla pressione equivalente N v Cc 0 ve exp Hvorslev, 1937

19 il contributo di Hvorslev normalizzazione rispetto alla pressione equivalente N v Cc 0 ve exp ve n c ve tg Hvorslev, 1937

20 il contributo di Hvorslev la coesione efficace non è un parametro, ma una variabile! ve n c tg vec ntg ve c Hvorslev, 1937

21 il contributo di Hvorslev impatto applicativo nei problemi di ingegneria geotecnica ve n c tg vec ntg ve c Calabresi, 2004

22 evidenze sperimentali localizzazione Rampello, 1989

23 evidenze sperimentali localizzazione Rampello, 1989 Amorosi & Rampello, 2007

24 evidenze sperimentali localizzazione Amorosi, 1996 Amorosi & Rampello, 2007

25 localizzazione interpretazione dati sperimentali in presenza di discontinuità Burland et al., 1996

26 inviluppi picco, post-picco, ricostituito interpretazione dati sperimentali in presenza di discontinuità Burland et al., 1996

27 e per saperne di più sulla localizzazione?

28 una rilettura moderna di Hvorslev normalizzazione rispetto alla pressione equivalente N v Cc 0 ve exp Hvorslev, 1937

29 una rilettura moderna di Hvorslev risultati tipici di prove TX CID per differenti OCR Atkinson & Bransby, 1978

30 una rilettura moderna di Hvorslev normalizzazione rispetto alla pressione equivalente N v p e exp

31 una rilettura moderna di Hvorslev variazioni irreversibili di v comportano una evoluzione omotetica della superficie Atkinson & Bransby, 1978

32 una rilettura moderna di Hvorslev evoluzione della superficie colta dalla normalizzazione evoluzione della superficie p f ( v ) incrudimento isotropo volumetrico! normalizzazione p f ( v ) o.c. n.c. Muir Wood, 2007

33 definizione di Superficie di Stato p ' e N v exp (porzione della) SBS { unica definisce gli stati possibili luogo stati in regime plastico

34 resistenza a taglio e struttura confronto naturale-ricostituito Burland et al., 1996

35 resistenza a taglio e struttura confronto naturale-ricostituito ma il ricostituito è rappresentativo dello stato destrutturato?

36 resistenza a taglio e struttura confronto naturale-ricostituito e inoltre, la storia tensionale Ko in sito ha effetto? Jardine & Smith, 1991

37 una ricerca sperimentale È possibile estendere CSSM per descrivere le argille consistenti (non tenere!) naturali/strutturate (non ricostituite), consolidate lungo percorsi Ko (non consolidate isotropicamente)?

38 programma sperimentale Test triassiali su campioni naturali Test a medie pressioni, consolidati anisotropicamente Test ad alte pressioni, consolidati anisotropicamente Test ad alte pressioni, consolidati isotropicamente } } Effetto della struttura Effetto della storia di carico

39 apparecchiatura sperimentale sistema TX ad alta pressione a controllo di carico

40 effetto della storia tensionale provini compressi isotropicamente ad alte pressioni

41 effetto della storia tensionale provini compressi isotropicamente ad alte pressioni

42 effetto della storia tensionale provini compressi anisotropicamente ad alte pressioni

43 effetto della storia tensionale provini compressi anisotropicamente ad alte pressioni

44 effetto della storia tensionale non unicità della superficie di stato? p incapacità di e di tener conto della natura anisotropa dell incrudimento del materiale

45 effetto della struttura e della sua degradazione provini compressi anisotropicamente a medie pressioni

46 effetto della struttura e della sua degradazione provini compressi anisotropicamente a medie pressioni

47 effetto della struttura e della sua degradazione non unicità della superficie di stato? apparentemente 2 differenti SBS, stessa forma ma diversa dimensione

48 effetto della struttura e della sua degradazione non unicità della superficie di stato? p incapacità di e di tener conto del processo di destrutturazione, benchè sia un processo isotropo

49 meccanismo di destrutturazione a: prova drenata (CAD) b: prova non drenata (CAU) la degradazione meccanica della struttura è indotta dalle deformazioni plastiche sia la componente volumetrica che quella deviatorica giocano un ruolo nel processo di destrutturazione

50 unicità dello stato critico

51 effetto della struttura e della sua degradazione e il ricostituito? il ricostituito non è rappresentativo dello stato destrutturato!

52 osservazioni sperimentali per stati pre-failure decadimento di G con Rampello & Pane, 1988

53 osservazioni sperimentali per stati pre-failure Dipendenza di G 0 da p : confronto naturale-ricostituito OCR>>1 Rampello & Silvestri, 1993

54 osservazioni sperimentali per stati pre-failure G 0 : confronto naturale-ricostituito normalizzato Rampello & Viggiani, 2001

55 osservazioni sperimentali per stati pre-failure G 0 : anisotropia indotta dalla storia tensionale K 0 Rampello & Callisto, 2002 Pietrafitta: per h = 0 G 0(hh) > G 0(vh) comportamento anisotropo

56 alcuni riferimenti bibliografici Amerasinghe, S.F. & Parry, R.H.G. (1975). Anisotropy in heavily overconsolidated kaolin. J. Geotech. Engng. Div. ASCE 101, No. 12, Amorosi, A. (1996). Il comportamento meccanico di un'argilla naturale consistente. Doctoral Thesis, University of Rome La Sapienza. Amorosi, A. & Kavvadas, M. (2002). A critical review of the State Boundary Surface concept in light of advanced constitutive modelling. Proc. 8th Int. Symp. Num. Mod. Geomech. (NUMOG), Rome, Amorosi, A., Rampello, S. (2007), An experimental investigation into the mechanical behaviour of a structured stiff clay, Géotechnique 57 (2), Burland, J.B. (1990). On the compressibility and shear strength of natural clays. Géotechnique 40, No. 3, Burland, J.B., Rampello, S., Georgiannou, V.N. & Calabresi, G. (1996). A laboratory study of the strength of four stiff clays. Géotechnique 46, No. 3, Calabresi, G. (2004). : esperienze italiane. Quarta conferenza annuale Arrigo Croce, Rivista Italiana di Geotecnica, vol.1. Calabresi, G., Rampello, S. and Viggiani, G. (1990). Analisi di una prova triassiale in presenza di un fenomeno di localizzazione delle deformazioni. C.N.R., Attività di Ricerca , Callisto, L. & Rampello, S. (2004). An interpretation of structural degradation for three natural clays. Can. Geotech. J. 41, No. 4, Coop, M.R., Atkinson, J.H. & Taylor, R.N. (1995). Strength and stiffness of structured and unstructured soils. Proc. 11th ECSMFE, Copenhagen 1, Cotecchia, F. (1996). The effects of structure on the properties of an Italian Pleistocene clay. PhD Thesis, University of London. Cotecchia, F. & Chandler, J. (2000). A general framework for the mechanical behaviour of clays. Gèotechnique 50, No. 4,

57 alcuni riferimenti bibliografici Gens, A. (1982). Stress-strain and strength characteristic of a low plasticity clay. PhD Thesis, University of London. Gens, A. & Nova, R. (1993). Conceptual bases for a constitutive model for bonded soils and weak rocks. Proc. Int. Symp. on Hard Soils-Soft Rocks, Athens 1, Horseman, S.T., Winter, M.G. & Entwistle, D.C. (1987). Geotechnical characterisation of Boom Clay in relation to disposal of radioactive waste. Commission of the European Communities, Report EUR 10987, Luxembourg. Kavvadas, M. & Amorosi, A. (2000). A constitutive model for structured soils. Géotechnique 50, No. 3, Kavvadas, M. & Anagnostopoulos, A. (1998). A framework for the mechanical behaviour of structured soils. Proc. 2nd Int. Symp. Hard Soils-Soft Rocks, Napoli 2, Leroueil, S. & Vaughan, P.R. (1990). The general and congruent effects of structure in natural soils and weak rocks. Géotechnique 40, No. 3, Rampello, S. (1989). Effetti del rigonfiamento sul comportamento meccanico di argille fortemente sovraconsolidate. Doctoral Thesis, University of Rome La Sapienza. Rampello, S. (1991). Some remarks on the mechanical behaviour of stiff clays: the example of Todi clay. Proc. of the Workshop on Experimental Characterization and Modelling of Soils and Soft Rocks, Napoli, Rampello, S., Georgiannou, V.N. & Viggiani, G. (1993). Strength and dilatancy of natural and reconstituted Vallericca clay. Proc. Int. Symp. on Hard Soils-Soft Rocks, Athens 1, Rampello, S., Calabresi, G. & Callisto, L. (2002). Characterisation and engineering properties of a stiff clay deposits. In: Tan et al. (eds), Proc. of Int. Workshop on Characterisation and Engineering Properties of Natural Soils, Singapore, Swets & Zeitlinger, Lisse, 2, Schofield, A.N. & Wroth, C.P. (1968). Critical state soil mechanics. McGraw-Hill, London. Topolnicki, M., Gudehus, G. & Mazurkiewicz, B.K. (1990). Observed stress-strain behaviour of remoulded saturated clay under plane strain conditions. Géotechnique 40, No. 2,

58 alcuni riferimenti bibliografici Viggiani, G., Rampello, S. & Georgiannou, V.N. (1993). Experimental analysis of localisation phenomena in triaxial tests on stiff clays. Proc. Int. Symp. on Hard Soils-Soft Rocks, Athens 1, Viggiani G., Finno R.J., Rampello S. & Calabresi G. (1995). Discussion on "Cracks, bifurcation andshear band propagation in saturated clays" by Saada et al. (1994), Géotechnique, 45, No. 2,