04 Analisi di stabilità di un rilevato sotto l azione di moti di filtrazione

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Giacomo Valerio Alessi
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2 Pag. 1 Per studiare il comportamento meccanico del terreno bisogna anzitutto determinare lo stato tensionale del fluido all interno del terreno distinguendo le due possibili condizioni che si possono avere: Stabilite le condizioni al contorno si arriva ad un regime di filtrazione a carattere stazionario da cui è possibile ricavare un reticolo idrodinamico e di conseguenza il valore puntuale delle pressioni neutre. Con l ausilio di un software specializzato (plaxis) che risolve il set di equazioni differenziali che regolano il problema di equilibrio con il Metodo degli Elementi Finiti è possibile quindi conoscere il valore puntuale delle tensioni totali nel terreno, delle pressioni neutre ed il relativo valore delle tensioni efficaci. Introduzione

3 Pag. 2 Si sono studiati tre casi: CASO A Argine H=6m, battente h=2,3,4,5 m Argine in argilla fondazione in sabbia - Senza barriera - ; Introduzione

4 Pag. 3 Soil data sets parameters Mohr-Coulomb 1 Argine - Sand 2 Argine - Clay Type Drained Drained γ unsat [kn/m³] 17,00 16,00 γ sat [kn/m³] 20,00 18,00 k x [m/day] 0,010 0,000 k y [m/day] 0,010 0,000 e init [-] 1,000 1,000 c k [-] 1E15 1E15 E ref [kn/m²] 13000, ,000 ν [-] 0,300 0,350 G ref [kn/m²] 5000, ,704 E oed [kn/m²] 17500, ,383 c ref [kn/m²] 5,00 20,00 ϕ [ ] 31,00 25,00 ψ [ ] 0,00 0,00 E inc [kn/m²/m] 0,00 0,00 y ref [m] 0,000 0,000 c increment [kn/m²/m] 0,00 0,00 T str. [kn/m²] 0,00 0,00 R inter. [-] 1,00 0,50 Interface permeability Neutral Neutral Introduzione

5 Pag. 4 CASO B Argine H=6m, battente h=2,3,4,5 m Argine in argilla fondazione in sabbia barriera in argilla - ; Introduzione

6 Pag. 5 Soil data sets parameters Mohr-Coulomb 1 Argine - Sand 2 Argine - Clay Type Drained Drained γ unsat [kn/m³] 17,00 16,00 γ sat [kn/m³] 20,00 18,00 k x [m/day] 0,010 0,000 k y [m/day] 0,010 0,000 e init [-] 1,000 1,000 c k [-] 1E15 1E15 E ref [kn/m²] 13000, ,000 ν [-] 0,300 0,350 G ref [kn/m²] 5000, ,704 E oed [kn/m²] 17500, ,383 c ref [kn/m²] 5,00 20,00 ϕ [ ] 31,00 25,00 ψ [ ] 0,00 0,00 E inc [kn/m²/m] 0,00 0,00 y ref [m] 0,000 0,000 c increment [kn/m²/m] 0,00 0,00 T str. [kn/m²] 0,00 0,00 R inter. [-] 1,00 0,50 Interface permeability Neutral Neutral Introduzione

7 Pag. 6 CASO C Argine H=6m, battente h=2,3,4,5 m Argine in argilla fondazione in sabbia barriera strutturale - ; Introduzione

8 Pag. 7 Soil data sets parameters Mohr-Coulomb 1 Argine - Sand 2 Argine - Clay Type Drained Drained γ unsat [kn/m³] γ sat [kn/m³] k x [m/day] k y [m/day] e init [-] c k [-] 1E15 1E15 E ref [kn/m²] ν [-] G ref [kn/m²] E oed [kn/m²] c ref [kn/m²] ϕ [ ] ψ [ ] E inc [kn/m²/m] y ref [m] c increment [kn/m²/m] T str. [kn/m²] R inter. [-] Interface permeability Beam data sets parameters Neutral Neutral No. Identification EA EI w ν Mp Np [kn/m] [knm²/m] [kn/m/m] [-] [knm/m] [kn/m] 1 Argine-Barriera 2E7 1.5E E15 1E15 Introduzione

9 Pag. 8 La stabilità del rilevato (Slope Stability) Sono state condotte, nei tre casi e per i diversi battenti d acqua, analisi di stabilità golbale con il metodo della Phi-c reduction (Riduzione dei parametri di resistenza). La Phi-c reduction (Riduzione dei parametri di resistenza) è un opzione disponibile in PLAXIS per calcolare fattori di sicurezza. Nell approccio Phi-c reduction i parametri di resistenza tanφ e c del terreno vengono ridotti fin quando avviene la rottura della struttura; anche la resistenza delle interfacce, se utilizzata, è ridotta nello stesso modo; invece la resistenza di oggetti strutturali come le piastre e gli ancoraggi non è influenzata dalla procedura Phi-c reduction. Il moltiplicatore totale ΣMsf viene utilizzato per definire il valore dei parametri di resistenza del terreno in un dato stadio dell analisi: dove i parametri di resistenza con il pedice 'input' si riferiscono alle proprietà del materiale introdotte ed i parametri con il pedice 'reduced' si riferiscono ai valori ridotti utilizzati nell analisi. All inizio di un calcolo a ΣM sf è assegnato il valore 1,0 per impostare tutte le resistenze dei materiali ai loro valori originali. Si deve comunque sempre controllare che nello step finale si sia sviluppato completamente un meccanismo di rottura; in questo caso, il fattore di sicurezza è dato da: L approccio Phi-c reduction comporta una definizione del coefficiente di sicurezza simile alla definizione che si adopera convenzionalmente nei calcoli eseguiti con i metodi dell equilibrio limite globale. Analisi di Stabilità

10 Pag. 9 I risultati sono stati sintetizzati nel diagramma seguente: 1.75 Diagramma Coefficiente di Sicurezza / Altezza battente acqua 1.7 Coefficiente di Sicurezza Caso A Caso B Caso C Altezza battente acqua [m] Analisi di Stabilità

11 Pag. 10 Nei grafici seguenti sono stati messi a confronto i campi di flusso per i vari casi.

12 Pag. 11 CASO A - Altezza h=2m CASO B - Altezza h=2m CASO C - Altezza h=2m

13 Pag. 12 CASO A - Altezza h=2m CASO B - Altezza h=2m CASO C - Altezza h=2m

14 Pag. 13 CASO A - Altezza h=2m CASO B - Altezza h=2m CASO C - Altezza h=2m

15 Pag. 14 CASO A - Altezza h=3m CASO B - Altezza h=3m CASO C - Altezza h=3m

16 Pag. 15 CASO A - Altezza h=3m CASO B - Altezza h=3m CASO C - Altezza h=3m

17 Pag. 16 CASO A - Altezza h=3m CASO B - Altezza h=3m CASO C - Altezza h=3m

18 Pag. 17 CASO A - Altezza h=4m CASO B - Altezza h=4m CASO C - Altezza h=4m

19 Pag. 18 CASO A - Altezza h=4m CASO B - Altezza h=4m CASO C - Altezza h=4m

20 Pag. 19 CASO A - Altezza h=4m CASO B - Altezza h=4m CASO C - Altezza h=4m

21 Pag. 20 CASO A - Altezza h=5m CASO B - Altezza h=5m CASO C - Altezza h=5m

22 Pag. 21 CASO A - Altezza h=5m CASO B - Altezza h=5m CASO C - Altezza h=5m

23 Pag. 22 CASO A - Altezza h=5m CASO B - Altezza h=5m CASO C - Altezza h=5m

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