Geotecnica, Stabilità dei pendii
Geotecnica
La geotecnica è la disciplina che si occupa di studiare la meccanica delle terre e la sua applicazione nelle opere di ingegneria.La composizione granulometrica influenza il comportamento meccanico ed idraulico del terreno ed è determinata con la pratica del setacciamento (mediante vagli o stacci) o della sedimentazione (per la frazione fine) di campioni prelevati in sito.
Le caratteristiche peculiari di un terreno derivano dal fatto che:
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è un mezzo continuo trifase, perché costituito da una parte solida (scheletro solido), una parte liquida ed una gassosa;
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è un mezzo poroso;
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ha un comportamento meccanico non elastico e non lineare anche per piccole deformazioni;
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non resiste a sforzi di trazione;
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ha comportamento visco-elasto-plastico.
Vengono pure frequentemente utilizzate prove di caratterizzazione in sito che suppliscono l'impossibilità o la difficoltà di prelevare campioni in materiali che non presentano una coesione (vera o apparente):
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Prova penetrometrica standard (SPT);
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Prova penetrometrica statica (CPT);
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Prova dilatometrica (DMT);
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Prova pressiometrica (PMT);
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Prove geofisiche.
Gli aspetti principali di cui si occupa sono:
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Determinazione della resistenza dei terreni;
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Determinazione della deformabilità dei terreni;
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Modellazione costitutiva dei terreni;
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Problemi accoppiati di filtrazione;
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Calcolo della spinta delle terre;
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Calcolo della capacità portante dei terreni;
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Analisi di stabilità dei pendii.
Stabilità dei pendii
Lo studio della Stabilità dei pendii ha lo scopo di evitare e/o mitigare un evento franoso.
Per frana si intende un rapido spostamento di una massa di roccia o di terra il cui centro di gravità si muove verso il basso e verso l’esterno.
I principali fattori che influenzano la franosità sono:
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Fattori geologici, ovvero caratteri strutturali (faglie e fratturazioni), giacitura, scistosità, associazione e alternanza fra i litotipi, degradazione, alterazione, eventi sismici e vulcanici;
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Fattori morfologici ovvero pendenza dei versanti;
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Fattori idrogeologici, ovvero circolazione idrica superficiale e sotterranea, entità e distribuzione delle pressioni neutre;
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Fattori climatici e vegetazionali, ovvero alternanza di lunghe stagioni secche e periodi di intensa e/o prolungata piovosità, disboscamenti e incendi;
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Fattori antropici, ovvero scavi e riporti, disboscamenti e abbandono delle terre.
Le cause dei movimenti franosi possono essere distinte in cause strutturali o predisponenti, prevalentemente connesse ai fattori geologici, morfologici e idrogeologici, e in cause occasionali o determinanti (o scatenanti), prevalentemente connesse ai fattori climatici, vegetazionali, antropici ed al manifestarsi di eventi sismici o vulcanici.
Il movimento franoso si manifesta quando lungo una superficie (o meglio in corrispondenza di una “fascia” di terreno in prossimità di una superficie) all’interno del pendio, le tensioni tangenziali mobilitate per l’equilibrio (domanda di resistenza) eguagliano la capacità di resistenza al taglio del terreno. Ciò può avvenire per un aumento della domanda di resistenza, per una riduzione della capacità di resistenza o per il manifestarsi di entrambi i fenomeni. Un aumento della domanda di resistenza può essere determinato da un incremento di carico (dovuto ad esempio alla costruzione di un manufatto o ad un evento sismico), o da un aumento dell’acclività del pendio (dovuta ad esempio a erosione o sbancamento al piede). La riduzione della resistenza al taglio può essere dovuta ad un incremento delle pressioni interstiziali (per effetto ad esempio di un innalzamento della falda o della riduzione delle tensioni di capillarità prodotti dalla pioggia) o per effetto di fenomeni fisici, chimici o biologici.
Per l’innesco e l’evoluzione di un fenomeno franoso è molto importante la dipendenza della resistenza al taglio dall’entità della deformazione, ovvero la curva tensionideformazioni del terreno, ed i valori di resistenza al taglio di picco e residua. Infatti la domanda e la capacità di resistenza lungo la superficie di scorrimento potenziale sono variabili, e quando in una parte di essa viene superata la resistenza di picco e la capacità resistente decade ad un valore residuo, si verifica una ridistribuzione degli sforzi con parziale trasferimento della domanda ad un’altra parte, meno sollecitata, della superficie di scorrimento (fenomeno di rottura progressiva). Pertanto, in condizioni di equilibrio limite del pendio, il valore medio pesato della resistenza al taglio mobilitata lungo la superficie di scorrimento è intermedio tra la resistenza di picco e la resistenza residua.
