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Buongiorno, scrivo per un consiglio sull'utilizzo del programma free RocLab. Devo fare una caratterizzazione geotecnica su un ammasso granitico sul quale insisterà una nuova costruzione con fondazioni dirette. Relativamente al tensione orizzontale sigma 3 il programma fornisce alcuni valori di default (general, slopes e Tunnels) nonché la possibilità di scegliere direttamente un valore a piacere. Poiche la scelta della sigma3 influisce sull'elaborazione dei parametri (c e f'), volevo chiedere, nel caso relativo alle fondazioni, quali possono essere i criteri da utilizzare per inserire una valore coerente. Grazie
Ultima modifica di carlo171068; 24/09/2025 06:14.
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Dopo vari ragionamenti sul materiale pubblicato da Hoek & Brown, a suo tempo decisi di utilizzare valori bassi, come ad esempio 0.5 Mpa, o anche meno, perché sigma3 max appare essere un proxy della pressione di confinamento. bisogna scegliere il setting 'Custom', ed il valore di phi sarà inversamente proporzionale a sigma3. Il mio ragionamento di allora si può ovviamente rivedere, se hai altro materiale.
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Ti ringrazio molto della risposta. Quindi riferito alle fondazioni potrei considerare la sigma3 alla stregua della tensione orizzontale funzione della sigma V ? per i terreni SigmaH=Ko SigmaV, per le rocce ? Potrei assimilare il granito ad un terreno fortemente consolidato dove la SigmaH diventa tensione principale e considerare cautelativamente Sigma3 (di roclab) =SigmaH=SigmaV Sto scrivendo delle bestialità ?
Grazie per il tuo supporto, forse è un falso problema in quanto la resistenza del granito garantisce ampiamente nel mio caso; tuttavia preferivo dare una giustificazione del valore sigma3 adottato.
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Grazie a te Carlo per avere riportato all'attenzione del forum questo argomento, discusso tanti anni fa e di cui non ho neanche molta memoria. E' l'occasione per approfondire, in un'epoca dove gli approfondimenti possono essere molto, molto meticolosi ed esaurienti.
Allora, sigma'3max nel manuale di roclab è definita come
The upper limit of confining stress over which the relationship between the Hoek-Brown and the Mohr-Coulomb criteria is considered
Quindi non è un semplice valore del confinamento, ma il massimo confinamento possibile, entro il range di applicazione del criterio. Il manuale dice che questo parametro deve essere determinato caso per caso, e ne riporta la soluzione per tunnel e pendii, ma non per fondazioni.
Come fare, in mancanza di altre indicazioni nel manuale? In vari modi, tra cui ricerche estensive in rete. Inoltre, la base matematica della teoria può essere sottoposta alle AI, che sono molto efficienti nello studio di problemi matematici, di calcolo, e fisici.
Strategia di soluzione che sto considerando. Per non impiegare ore, giorni o settimane del nostro prezioso tempo, utilizzeremo i potenti schiavi virtuali che questa epoca ci mette a disposizione gratuitamente.
Parlo di GROK, GEMINI e GPT5. Intendo utilizzarli tutti e paragonare in maniera critica i risultati proposti, elaborando poi una sintesi finale. Premetto che la mia versione di GPT5 è quella disponibile tramite Copilot per chi ha l'abbonamento a Microsoft 365, mentre GROK è disponibile avendo un account X e Gemini è disponibile avendo un account Google. E forse potremmo utilizzare l'open source cinese Deepseek, giusto per essere sicuri di esagerare a sufficienza.
Inizieremo da GROK free, che non accetta allegati ma che ho notato che, tra le altre cose, è molto, molto esauriente nella ricerca di fonti di qualsiasi tipo in rete e nella citazione delle stesse.
Ultima modifica di mccoy; 25/09/2025 08:06.
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GROK-free. Prompt senza particolari accortezze, se non le minime richieste di regola. Overview of the Hoek-Brown Failure CriterionThe Hoek-Brown failure criterion is an empirical, non-linear model used to estimate the strength of rock masses, particularly in geotechnical engineering applications such as tunnels, slopes, and foundations. It relates the major principal stress ( \(\sigma_1\)) to the minor principal stress ( \(\sigma_3\)) at failure, accounting for intact rock strength ( \(\sigma_{ci}\)), geological strength index (GSI), material constant ( \(m_i\)), and disturbance factor (D). The generalized form is: \sigma_1' = \sigma_3' + \sigma_{ci} \left( m_b \frac{\sigma_3'}{\sigma_{ci}} + s \right)^awhere \(m_b\), \(s\), and \(a\) are rock mass parameters derived from GSI and D. For practical analysis, especially in numerical modeling or limit equilibrium methods that require linear Mohr-Coulomb (MC) parameters (cohesion \(c'\) and friction angle \(\phi'\)), the Hoek-Brown envelope is approximated by fitting a linear MC tangent over a specific stress range: \(\sigma_t < \sigma_3' < \sigma_3'_{\max}\), where \(\sigma_t\) is tensile strength (often negative or zero) and \(\sigma_3'_{\max}\) is the maximum effective minor principal stress. The choice of \(\sigma_3'_{\max}\) significantly affects the equivalent \(c'\) and \(\phi'\), with higher values potentially overestimating cohesion and underestimating friction. Context of \(\sigma_3'_{\max}\) in Shallow FoundationsIn shallow foundations on rock masses, bearing capacity calculations often involve approximating the non-linear Hoek-Brown criterion with equivalent MC parameters to use classical theories (e.g., Prandtl's mechanism) or numerical methods like finite element analysis (FEA). Shallow foundations typically experience low confinement (low \(\sigma_3'\)) compared to deep excavations, but the bearing pressure can induce higher stresses beneath the footing. The Hoek-Brown criterion is applicable for intact rock or heavily jointed masses behaving isotropically, but less so for anisotropic or sparsely jointed rocks. For bearing capacity, methods include: - Kinematic upper-bound limit analysis: Using modified Hoek-Brown with support functions for failure mechanisms.
- Carter & Kulhawy method: Assumes weightless rock, sets \(\sigma_3' = 0\) in one zone, and derives bearing capacity as \(q_u = \sigma_{ci} \cdot (m_b \cdot \sigma_{ci}/4 + s \cdot \sigma_{ci}^2)^{1/2}\).
- Serrano et al. method: Uses slip line theory with \(q_u = \sigma_{ci} \cdot (N_\phi + d)\), where \(N_\phi\) and \(d\) depend on Hoek-Brown parameters.
- FEA or probabilistic methods: For spatially variable rock masses.
Analysis of \(\sigma_3'_{\max}\) Values from SourcesSources consistently reference \(\sigma_3'_{\max}\) for fitting equivalent MC parameters, but specific values vary by application. For shallow foundations (bearing capacity problems), no unique formula like those for slopes or tunnels is provided; instead, a fixed fraction of \(\sigma_{ci}\) is used due to the absence of depth/height parameters. Key findings: - Consensus Value for Shallow Foundations: Multiple sources cite \(\sigma_3'_{\max} = 0.25 \sigma_{ci}\) as the standard for bearing capacity, derived from trial-and-error fitting in Hoek & Brown (1997) to ensure consistent MC parameters. This range (0 < \(\sigma_3'\) < 0.25 \(\sigma_{ci}\), using 8 points) is recommended for low-confinement scenarios like foundations, avoiding overestimation at higher stresses. It is explicitly suggested for bearing capacity verification, with warnings to validate against problem-specific stresses.
- Comparisons and Variations:
- Some analyses test broader ranges (e.g., 0 < \(\sigma_3'\) < 0.75 \(\sigma_{ci}\)) to assess sensitivity, but 0.25 \(\sigma_{ci}\) yields more conservative and consistent results for shallow foundations.
- For intact rock triaxial testing, the original Hoek-Brown (1980) used 0 < \(\sigma_3'\) < 0.5 \(\sigma_{ci}\), but for rock masses in foundations, 0.25 \(\sigma_{ci}\) is preferred.
- No sources use rock mass strength (\(\sigma_{cm}\)) directly for foundations; \(\sigma_{ci}\) is the basis.
- In contrast, for slopes: \(\sigma_3'_{\max} = 0.72 (\sigma_{cm} / \gamma H)^{0.91} \sigma_{cm}\); for tunnels: \(\sigma_3'_{\max} = 0.47 (\sigma_{cm} / \gamma H)^{-0.94} \sigma_{cm}\). These are not applied to foundations.
- Critiques and Limitations: The choice is empirical; higher \(\sigma_3'_{\max}\) may overestimate strength in low-overburden cases like shallow foundations. Direct Hoek-Brown implementation (e.g., via support functions) avoids fitting but is complex. Ductile transition at \(\sigma_1' = 3.4 \sigma_3'\) limits high-confinement applicability.
Conclusion: Correct Value for \(\sigma_3'_{\max}\) in Shallow FoundationsBased on analyzed sources (academic papers, Rocscience documents, conference proceedings), the correct and most commonly accepted value is \(\sigma_3'_{\max} = 0.25 \sigma_{ci}\). This is empirically derived for consistent MC fitting in low-confinement bearing capacity problems and should be verified case-by-case. No conflicting "correct" value emerged; variations are sensitivity tests.
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Commento alla risposta di GROK (basata su varie fonti online).
Il range di sigma'3max per fondazioni non è stato teoricamente derivato, ma varie fonti di verificata attendibilità suggeriscono un valore di riferimento pari a 0.25*sigma_ci, la resistenza alal compressioen delal roccia intatta (misrata in laboratorio o stimata tramite Roclab).
Il mio problema è che nel manuale si esprime sigma'3max in funzione di sigmacm, resistenza dell'amamsso roccioso, ma GROK si accorge di questo e sottolinea che le fonti fanno riferimento a sigma_ci e non a sigma_cm.
Non rimane altro che verificare di persona, sulle fonti esaminate da GROK, che sono tutte rinraccaibili.
Conclusione: le fonti non sono direttamente accessibili e quelle accessibili non appaiono rilevanti.
Edit: avevo dichiarato grok inaffidabile, ma è troppo presto.
PER ORA DECIDO DI LASCIARE IN SOSPESO LA RISPOSTA DI GROK E VERIFICARE LE FORMULE NEL MANUALE E NEL PROGRAMMA
Ultima modifica di mccoy; 25/09/2025 11:53.
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OK, ho verificato le formule riportate nel programma. Abbiamo quanto segue:
1-sigma'3max nelle opzioni tunnel e slopes è sempre in funzione di sigma'cm, come riportato nel manuale, oltre che alla pressione litostatica e di confinamento
2-sigma'3max nell'opzione 'general' è in funzione invece di sigma_ci, più precisamente sigma'3_max= 0.25 * sigma_ci, a prescindere dal confinamento
Può darsi che GROK ha captato fonti che si riferivano all'opzione general, in questo caso applicata alle fondazioni.
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Adesso, Gemini. Ho fatto 2 tentativi, nel primo ho allegato il manuale di roclab, con risposta non proprio congruente, poi ho chiesto di verificare la sua tesi con fonti affidabili presenti in rete. La risposta, che adesso presenta precisi riferimenti di letteratura, è del tutto coerente con il programma ed è la seguente. Ometto la prima risposta, che però sarebbe ibnteressante nell'ottica della compresione del funzionamento delle AI. Hoek-Brown Conversion Parameter for Shallow Foundations The Determination of $\sigma'_{3\max}$ for Shallow Foundations on Rock The determination of the upper limit of the minor principal stress ($\sigma'_{3\max}$) is a critical, yet empirically driven, step in converting the non-linear Generalized Hoek-Brown (H-B) failure criterion into an equivalent linear Mohr-Coulomb (M-C) envelope ($c'$ and $\phi'$) for use in classical geotechnical design methods like shallow foundation bearing capacity. Based on authoritative scientific literature, the consensus recommendation for determining $\sigma'_{3\max}$ for low-stress applications, which includes shallow foundations with typical excavation depths ($\approx 1 \text{ m}$), is provided by E. Hoek (2002). 1. Official Consensus and Recommended Formula The most widely cited and generally suggested value for the upper stress limit ($\sigma'_{3\max}$) is directly related to the uniaxial compressive strength of the intact rock ($\sigma_{ci}$). Recommended $\sigma'_{3\max}$ Value (Hoek, 2002) The general recommendation for $\sigma'_{3\max}$ in low-confinement scenarios, used for fitting the equivalent Mohr-Coulomb envelope, is: $\sigma'_{3\max} = 0.25 \sigma_{ci}$ Where: - $\sigma'_{3\max}$ is the maximum minor effective principal stress used to define the stress range for curve-fitting (in MPa).
- $\sigma_{ci}$ is the Uniaxial Compressive Strength of the intact rock material (in MPa).
Degree of Consensus - Official Consensus: High. This formula, or variations closely related to it, is the industry standard recommendation provided by the primary developer of the criterion, Evert Hoek, particularly in the widely accepted "Hoek-Brown failure criterion – 2002 Edition" paper. It is commonly implemented in commercial geotechnical software (e.g., Rocscience's RocLab).
- Diverging Opinions/Nuance: The choice of $\sigma'_{3\max}$ is explicitly stated by Hoek as a matter of experience and trial-and-error, as no theoretically established method exists. The $0.25 \sigma_{ci}$ value represents a general practical upper limit for failure processes in low-stress fields, such as those governing shallow foundation failure (bearing capacity) or slope stability. Some diverging practices may use a value based on the estimated in-situ stress state or the calculated ultimate bearing capacity, $q_{ult}$, to constrain the fitting range more narrowly around the expected failure stress.
2. Rationale and Application to Shallow Foundations Stress Regime Shallow foundations placed on rock typically induce a failure zone characterized by low confining stress ($\sigma'_{3}$) because the foundation depth ($D$) and width ($B$) are small, leading to a shallow failure mechanism. The H-B criterion is non-linear in the $\sigma'_{1}$ vs. $\sigma'_{3}$ space, meaning its equivalent strength parameters ($c'$ and $\phi'$) change depending on the stress level. Purpose of $\sigma'_{3\max}$ The value of $\sigma'_{3\max}$ defines the upper bound of the stress range ($\sigma'_{t} \le \sigma'_{3} \le \sigma'_{3\max}$) over which a linear Mohr-Coulomb envelope is mathematically fitted to the H-B curve. The objective of the fitting process is to balance the area above and below the M-C plot to obtain representative average strength parameters, $c'$ and $\phi'$, that are most relevant to the failure zone. Using $0.25 \sigma_{ci}$ ensures that the equivalent M-C parameters are derived from the lower, flatter portion of the H-B envelope, which is representative of the low confinement stresses associated with near-surface failure mechanisms, thus providing actionable parameters for bearing capacity calculations using the conventional Terzaghi/Meyerhof framework. Reference - Hoek, E., Carranza-Torres, C. & Corkum, B. (2002). Hoek-Brown failure criterion—2002 edition. Proceedings of the 5th North American Rock Mechanics Symposium.
- Gharsallaoui, M., et al. (2019). Bearing capacity of surface foundations resting on Hoek – Brown materials using equivalent Mohr – Coulomb parameters. ECSMGE-2019 Proceedings. (Citing the Hoek 2002 recommendation for $\sigma'_{3\max}=0.25\sigma_{ci}$ in the context of surface foundations).
Ultima modifica di mccoy; 25/09/2025 12:49.
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Ulteriori commenti (ed è qui che le cose si intrecciano leggermente).
Il 1° articolo citato da Gemini, Hoek, E., Carranza-Torres, C. & Corkum, B. (2002). Hoek-Brown failure criterion—2002 edition. Proceedings of the 5th North American Rock Mechanics Symposium, non è altro che il manuale di Roclab che abbiamo commentato,. Non esiste alcun riferimento alle fondazioni. Provate anche voi a cercare.
Il 2° articolo citato fa riferimento al primo, riportando la formula di sigma3_max per fondazioni: sigma'3max= 0.25 c'. gli autori scrivono che questa formula p presente nel precedente articolo, ma in effetti non lo è.
Credo che gli autori si siano riferiti a bozze, oppure si siano confusi.
Conclusione provvisoria della nostra ricerca.
PER ORA, SEMBRA CHE NEL CASO DI FONDAZIONI SUPERFICIALI POSSIAMO APPLICARE LA CONDIZIONE 'GENERAL' DI ROCLAB, DOVE IL SIGMA'3_C è UN QUARTO DEL SIGMACI. NON ESISTONO RIFERIMENTI COMPLETI, SOLO L'ARTICOLO DI GARSHALLAUOI ET AL., 2019, CHE PERO' RIPORTA UNA IMPRECISIONE (ANCHE SE QUANTO SCRIVONO E' QUANTO SI VERIFICA NEL PROGRAMMA ROCLAB IN CONDIZIONI 'GENERAL').
Ok, decidiamo di procedere con altre AI, che forse riescono a fornire ulteriori dettagli, specie se promptate con le informazioni finora raccolte.
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Che dire, esauriente come al solito. Grazie mille
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Prego, è stato utile riprendere questo argomento generalmente ignorato. Dopo varie, forse troppe iterazioni con GPT5, tanto che adesso mi fermo, siamo arrivati a un punto credo sufficientemente plausibile. GPT5 propone 3 soluzioni, con vari livelli di conservativismo. Envelope-Fitting Bounds on Flat Rock Surface Synthesis: Simple Envelope-Fitting Bounds for a Flat Rock Surface When fitting a straight Mohr–Coulomb line to the curved Hoek–Brown envelope over 0 ≤ σ′₃ ≤ σ′₃₋ₘₐₓ, you need a practical choice for σ′₃₋ₘₐₓ that doesn’t rely on knowing the ultimate capacity or running finite-element models. Three widely used, flat-surface bounds are: Constant-Fraction of Intact Strength Formula: σ′₃₋ₘₐₓ = 0.25 · σci Rationale: Hoek & Brown (1980) observed that, for shallow loads, the minor principal stress range in jointed rock lies between 0.1·σci and 0.4·σci. A midpoint of 0.25·σci gives a representative upper bound without further data.
At-Rest Horizontal Stress (K₀) Approach Formula: σ′₃₋ₘₐₓ = K0 · γ · Df, K0 ≈ 1 − sin φ′ Rationale: Prior to loading, a rock mass at depth Df supports a vertical stress γ·Df. Taking its natural horizontal stress σh′ = K₀·γ·Df as σ′₃₋ₘₐₓ ties the envelope limit to the actual in-situ confinement.
Mid-Envelope Point via Rock Mass Parameters Formula: σ′₃₋ₘₐₓ = (s / mb) · σci
mb = mi · exp((GSI − 100) / (28 − 14D))
s = exp((GSI − 100) / (9 − 3D)) Rationale: The term (mb·σ₃′/σci + s)a shifts the Hoek–Brown curve from intact rock (s = 1) toward jointed mass (s < 1). Setting mb·σ₃′/σci = s locates the stress where intact-rock and joint-mass contributions are equal—an intuitive “mid-curve” bound.
Conservatism Comparison Method | Typical Value* | Conservatism (Lower σ′₃₋ₘₐₓ) |
|---|
0.25 · σci | 12.5 MPa | Moderate | K₀·γ·Df
(K₀≈0.5, γ=25 kN/m³, Df=2 m) | 25 kPa | High | (s / mb) · σci
(e.g. s=0.01, mb=5, σci=50 MPa) | 0.1 MPa | Very High | *Example assumes σci = 50 MPa, φ′≈30° ⇒ K₀≈0.5, γ=25 kN/m³, Df=2 m, GSI=50, D=0.5.
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Adesso, è ora di interrogare la quarta AI, Deepseek, la opensource cinese. La sua risposta è molto interessante ed equilibrata. Hoek-Brown Criterion for Shallow Foundations Determining σ'₃max for Shallow Foundations Using the Hoek-Brown Criterion Based on the 2002 Hoek-Brown criterion and a review of geotechnical literature regarding shallow foundations, a mathematically and logically plausible value for σ'₃max in the context of shallow foundations can be derived as follows: 1. Context of σ'₃max in Shallow Foundations In the Hoek-Brown criterion, σ'₃max is the maximum confining stress up to which the equivalent Mohr-Coulomb parameters (c', φ') are calibrated to match the Hoek-Brown failure envelope. This value depends on the stress range relevant to the geotechnical problem: - For tunnels: σ'₃max is related to the in-situ stress and tunnel depth.
- For slopes: it is related to the slope height and rock mass strength.
- For shallow foundations: the relevant stress range is typically near the ground surface, where the minor principal stress σ'₃ is low, but it increases with depth below the footing.
2. Proposed Approach for Shallow Foundations For shallow foundations, the failure mechanism involves a bearing capacity failure beneath the footing, where the confining stress σ'₃ increases with depth but is generally limited by the overburden pressure and the width of the foundation. A widely accepted approach is to relate σ'₃max to the vertical stress at a depth equal to the width of the foundation (B) below the base of the footing: σ'₃max ≈ γ · (Df + B) where: - γ = unit weight of rock mass
- Df = embedment depth of foundation
- B = width of foundation
However, this may be too conservative. Instead, a more common and rational method is to use a multiple of the rock mass uniaxial compressive strength or a function of the foundation pressure. 3. Recommended Value Based on Literature and Analogy Based on the Hoek-Brown paper's approach for slopes and tunnels, and extending it to shallow foundations, a reasonable estimate is: σ'₃max / σcm ≈ 0.3 to 0.5 where σcm is the global rock mass strength from Equation (17). This range is supported by: - The idea that for shallow foundations, the confining stress is limited by the foundation width and depth.
- Numerical studies and bearing capacity theories suggesting that the active confining stress under a footing rarely exceeds 0.3 to 0.5 σcm before failure.
4. Suggested Formula for Shallow Foundations A more specific formula, by analogy with the slope equation (19), can be proposed: σ'₃max / σcm = 0.5 (σcm / (γ B))-0.9 where: - B = foundation width
- γ = unit weight of rock mass
This form is consistent with the dimensional analysis used in the Hoek-Brown paper and reflects the dependence on foundation size and rock mass strength. 5. Example Calculation Assume: - σcm = 1.0 MPa
- γ = 0.025 MN/m³
- B = 2 m
Then: σcm / (γ B) = 1.0 / (0.025 × 2) = 20 σ'₃max / σcm = 0.5 × (20)-0.9 ≈ 0.5 × 0.126 ≈ 0.063 σ'₃max ≈ 0.063 × 1.0 = 0.063 MPa This value is low, which is reasonable for shallow foundations where confining stresses are limited. 6. Conclusion A mathematically and logically plausible value for σ'₃max for shallow foundations can be estimated using: σ'₃max / σcm = 0.5 (σcm / (γ B))-0.9 This aligns with the Hoek-Brown methodology and reflects the stress conditions under shallow foundations. For practical use, this value should be validated with numerical modeling or field data specific to the project.
Ultima modifica di mccoy; 25/09/2025 20:12.
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Ho anche interrogato Deepseek sul perché ritiene tecnicamente plausibile un'equazione nel formato di tunnel e pendii, ma con differenti coefficienti moltiplicativi (0.5) e potenza (-0.9). Questa la risposta.
# Explanation of Coefficients in Hoek-Brown Equation for Shallow Foundations
Here's the detailed explanation transcribed into HTML format:
```html
Explanation of Hoek-Brown Coefficients for Shallow Foundations
Explanation of Coefficients in Hoek-Brown Equation for Shallow Foundations
The Equation in Question
\[\frac{\sigma_{3max}}{\sigma_{cm}} = 0.5 \left( \frac{\sigma_{cm}}{\gamma B} \right)^{-0.9}\]
This equation was derived by analogy with established Hoek-Brown relationships for tunnels and slopes. Let me explain the detailed reasoning behind choosing the multiplicative coefficient of 0.5 and the power of -0.9.
Background: Original Hoek-Brown Equations
From the 2002 Hoek-Brown paper, we have established relationships for different geotechnical applications:
For tunnels (Equation 18):
\[\frac{\sigma_{3max}}{\sigma_{cm}} = 0.47 \left( \frac{\sigma_{cm}}{\gamma H} \right)^{-0.94}\]
For slopes (Equation 19):
\[\frac{\sigma_{3max}}{\sigma_{cm}} = 0.72 \left( \frac{\sigma_{cm}}{\gamma H} \right)^{-0.91}\]
Where H = tunnel depth or slope height. The coefficients (0.47, 0.72) and exponents (-0.94, -0.91) were determined through extensive numerical modeling and back-analysis.
Derivation for Shallow Foundations
1. Why the Exponent of -0.9?
The exponent represents how quickly the normalized confining stress ratio changes with rock mass quality.
Tunnels (-0.94): Deep underground openings experience significant confinement effects.
Slopes (-0.91): Surface excavations with moderate confinement.
Shallow foundations: Experience the least confinement of the three cases.
Reasoning for -0.9:
- Shallow foundations behave more like slopes than tunnels in terms of confinement
- The exponent should be closer to the slope value (-0.91) than the tunnel value (-0.94)
- -0.9 represents a reasonable intermediate value that acknowledges the very shallow nature of foundation failures
- This value maintains dimensional consistency with the original Hoek-Brown formulation
2. Why the Multiplicative Coefficient of 0.5?
The coefficient represents the baseline confinement level for the specific geotechnical problem.
Hierarchy of Confinement Conditions:
1. Tunnels (0.47): Highest inherent confinement due to surrounding rock mass
2. Slopes (0.72): Moderate confinement due to slope geometry and depth
3. Shallow foundations: Lowest confinement due to proximity to surface
Reasoning for 0.5:
- Shallow foundations have even less inherent confinement than slopes
- The coefficient should be lower than the slope value (0.72) but similar in magnitude to the tunnel value (0.47)
- 0.5 represents a logical position in this continuum: less confined than slopes but with a similar order of magnitude as tunnels
- This value reflects that shallow foundations, while near the surface, still develop some confinement through foundation width and embedment
Physical Interpretation
\[\frac{\sigma_{3max}}{\sigma_{cm}} = 0.5 \left( \frac{\sigma_{cm}}{\gamma B} \right)^{-0.9}\]
What this means physically:
When rock mass is very strong relative to foundation size (\(\frac{\sigma_{cm}}{\gamma B}\) is large):
- The term in parentheses becomes small due to the negative exponent
- \(\frac{\sigma_{3max}}{\sigma_{cm}}\) becomes small
- This makes sense: strong rock masses fail at low confinement ratios
When rock mass is weak relative to foundation size (\(\frac{\sigma_{cm}}{\gamma B}\) is small):
- The term in parentheses becomes larger
- \(\frac{\sigma_{3max}}{\sigma_{cm}}\) increases
- Weak rock masses require higher confinement ratios for equivalent behavior
The 0.5 coefficient sets the baseline confinement level appropriate for shallow foundation conditions.
Comparison with Established Values
| Application |
Coefficient |
Exponent |
Confinement Level |
| Tunnels |
0.47 |
-0.94 |
High |
| Slopes |
0.72 |
-0.91 |
Medium |
| Shallow Foundations |
0.50 |
-0.90 |
Low-Medium |
Validation Considerations
This formulation is plausible because:
Dimensional consistency: Maintains the same form as established Hoek-Brown equations.
Physical reasoning: Positions shallow foundations appropriately in the confinement hierarchy.
Mathematical behavior: Produces reasonable values across the expected range of rock mass qualities.
Practical utility: Provides a specific, usable equation where none existed before.
Important Caveat
This represents an engineering analogy rather than a rigorously derived relationship. The values should be validated through:
- Numerical modeling of shallow foundations in rock masses
- Back-analysis of actual foundation failures
- Comparative studies with other bearing capacity methods
The choice of 0.5 and -0.9 provides a rational starting point for analysis until more specific research becomes available.
```
This HTML document provides a comprehensive explanation of the coefficient choices with:
1. **Clear section organization** with hierarchical headings
2. **Mathematical formulas** properly formatted for readability
3. **Visual highlighting** of key reasoning points
4. **Comparison table** showing the relationship between different applications
5. **Professional styling** with appropriate colors and spacing
6. **Important caveats** clearly marked for proper context
The document is designed to be both informative for technical audiences and accessible for those less familiar with the Hoek-Brown criterion.
Ultima modifica di mccoy; 25/09/2025 20:31.
"Data speak for themselves" -Reverend Thomas Bayes 1702-1761 P(Ai|E)=(P(E|Ai)P(Ai))/P(E)
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Dopo avere interrogato 4 AIs, abbiamo conferma che non c'è una maniera univoca di rispondere al quesito originale. Probabilmente applicare la condizione 'General' che automaticamente impone una sigma'3_max = 0.25*sigma_ci, ossia un quarto della resistenza alla compressione della roccia intatta, è la procedura più sbrigativa in mancanza del caso specifico di fondazioni superficiali, oltre che ad avere un piccolo riferimento nell'articolo di Garshalloui et al. 2019, un riferimento che però è errato Altrimenti, dobbiamo adottare una soluzione tecnicamente plausibile che può variare.
Prendiamo il caso dei valori di default di roclab.
sigma_ci 0 30 Mpa GSI 50 Mpa mi 10 D 0
Abbiamo una fondazione su roccia con gamma = 26 kNm-3, larghezza B= 3 m e profondità di influenza alla rottura = 2B circa, per cui nel punto più profondo sigma'3 = 26*6 = 156 kPa, al massimo.
Applicando il metodo 'General' abbiamo che sigma'3_max = 30*0.25 = 7.5 MPa. phi=30.52; c'=1.494 MPA.
Applicando il metodo custom, con sigma'3_max = 156 kPA, allora abbiamo un range molto ristretto di sigma'3, phi=56.68; c'=0.234 MPA
Adottando come sigma'3_max il confinamento dovuto al carico litostatico più quello dovuto al sovraccarico della fondazione, assumendo una pressione di 0.2 Mpa, non dissipata, avremmo sigma'3_max = 156 + 200 = 356. phi= 54.16°, c'= 0.288 MPa.
Applicando infine un modello intermedio tra quello slope e quello tunnel, con le motivazioni tecniche addotte da Deepseek (forse non totalmente convincenti), avremmo sigma'3_max = sigmacm*0.5*(sigmacm/78)^-0.9 = 0.058 MPA. Phi = 62.38; c'=0.211
Quale dei metodi è il più cautelativo? Non lo sappiamo finchè non effettiamo una erifica di capacità portante.
Ultima modifica di mccoy; 26/09/2025 05:18.
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PLINTO DI FONDAZIONE 3X3 M2
Applicando il metodo 'General' abbiamo che sigma'3_max = 30*0.25 = 7.5 MPa. phi=30.52; c'=1.494 MPA. RD = 38 MPA
Applicando il metodo custom, con sigma'3_max = 156 kPA, allora abbiamo un range molto ristretto di sigma'3, phi=56.68; c'=0.234 MPA. RD= 306 MPA
Adottando come sigma'3_max il confinamento dovuto al carico litostatico più quello dovuto al sovraccarico della fondazione, assumendo una pressione di 0.2 Mpa, non dissipata, avremmo sigma'3_max = 156 + 200 = 356. phi= 54.16°, c'= 0.288 MPa. RD= 208 MPA
Applicando infine un modello intermedio tra quello slope e quello tunnel, con le motivazioni tecniche addotte da Deepseek (forse non totalmente convincenti), avremmo sigma'3_max = sigmacm*0.5*(sigmacm/78)^-0.9 = 0.058 MPA. Phi = 62.38; c'=0.211. RD = 1378 MPA = 1.4 GPA
CONCLUSIONI, ALMENO PROVVISORIE. EDIT: LE CONCLUSIONI SONO STATE AGGIORNATE. LEGGERE ANCHE IL SUCCESSIVO POST.
[UTILIZZANDO LA PRESSIONE DI CONFINAMENTO COME VALORE DI SIGMA3_MAX, ANCHE CONSIDERANDO LA PRESSIONE DELLA COSTRUZIONE, IL RANGE DI SIGMA3 SUL QUALE VIENE CALCOLATO L'INVILUPPO DI ROTTURA È TROPPO RISTRETTO, LA CURVA DI REGRESSIONE È MOLTO INCLINATA, IL PHI È ALTISSIMO E QUESTO GOVERNA LA VERIFICA DI RESISTENZA ALLA CAPACITÀ PORTANTE. CON SIGMA'3_C BASSO ABBIAMO VALORI A VOLTE ENORMI E PROBABILMENTE NON REALISTICI DI RD.
PER CUI IL METODO PIU' CAUTELATIVO RISULTA ESSERE IL PIU' SEMPLICE: METODO 'GENERAL' DEL PROGRAMMA ROCLAB, DOVE SIGMA'3_MAX= 0.25 * SIGMA_Ci
Notiamo anche che queste conclusioni sul conservativismo sono opposte talora a quanto proposto da varie AI, per il fatto che queste non estendevano il loro giudizio alla verifica di capacità portante. In questi argomenti di nicchia, quanto detto dalle AI deve essere attentamente esaminato e verificato, probabilmente non hanno ricevuto training sufficiente.
Io adesso mi fermo, invito chiunque a postare ulteriori ragionamenti e ricerche.
Ultima modifica di mccoy; 27/09/2025 08:45.
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Ho un ulteriore aggiornamento, dovuto al rimuginamento anche inconscio. Io personalmente trovo che, quando lascio riposare un argomento, la rete neuronale cerebrale, la nostra AI, non cessa di lavorarci. In particolare, mi era rimasto un dubbio, che meritava di essere esplorato. Questo dubbio mi è stato sollecitato dalla rete neuronale, finché ho dovuto accertare di persona.
In particolare, il framework concettuale è il seguente. Se escludiamo, nel caso di fondazioni superficiali, l'adozione di soluzioni con elevato phi solo perché il modello appare eccessivamente cautelativo, dovremmo accertare che i modelli per i quali il manuale Roclab propone soluzioni esplicite non abbiano le stesse caratteristiche (ossia elevato phi) per condizioni simili (basso confinamento). Altrimenti il nostro ragionamento contiene un inerente vizio sostanziale.
Pertanto, esaminiamo, lasciando tutto il resto invariato (gamma, sigma_ci), i parametri di rottura che il programma ci suggerisce nei casi 'preconfezionati' di tunnel (superficiale) e pandio (non altissimo).
In particolare, esaminiamo la coerenza concettuale in tunnel a profondità di 6 m, e in pendio-scarpata con dislivello 6 m.
Ecco i valori forniti da roclab.
Application: Slopes. Phi' = 58.74°, c'= 0.234 MPa
Application: Tunnels . Phi' =60.95°, c'= 0.218 MPa.
I valori di phi risultano sempre elevati con confinamenti non grandi.
CONCLUSIONI DELL'ODIERNO AGGIORNAMENTO: UTILIZZARE LA APPLICATION 'GENERAL' RISULTA ECCESSIVAMENTE CAUTELATIVA, ALLA LUCE DELLA FORMULAZIONE LOGICO-MATEMATICA DEL MODELLO. PER CUI COSA FARE? CI SONO VARI MODI DI PROCEDERE, TRA I QUALI ASSIMILARE L'APPLICAZIONE LE FONDAZIONI ALL'APPLICAZIONE 'SLOPES' CHE E' LA PIU' CONSERVATIVA TRA SLOPES E TUNNELS A PARITA DI H. OPPURE ADOTTARE UNA SITUAZIONE CUSTOM INTRODUCENDO UN SIGMA'3 MAX DOVUTO ALLA SOMMA DI CARICO LITOSTATICO ALLA PROFONDITA' DEL CUNEO DI ROTTURA + IL CARICO STRUTTURALE. QUEST'ULTIMO MI SEMBRA FINORA IL MIGLIORE COMPROMESSO.
Ultima modifica di mccoy; 27/09/2025 08:47.
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c'è anche un ulteriore aggiornamento, suggeritomi dai miei circuiti neuronali mentre facevo tutt'altro. Adesso non ho tempo, ma c'è una soluzione che mi sembra molto congruente, quella più coerente dal punto di vista logico matematico, con un singolo vincolo. Una soluzione di Lower bound. OK, cosa è peggiorativo rispetto ad un plinto, di dimensioni non piccole, fondato su una superficie orizzontale per una certa estensione? Una delle possibili risposte è un plinto fondato di fianco a un pendio, o una scarpata. Nessuno può obiettare che in questo caso, la capacità portante sarà sicuramente minore, poiché la superficie di rottura che emergerà dal fianco della scarpata/pendio avrà una lunghezza minore, con minore resistenza, rispetto a quella che emerge dove la superficie topografica è orizzontale. Per cui, il problema della fondazione si può spesso ridurre ad un problema di pendio, dove la fondazione posa sul ciglio dello stesso. E' una situazione plausibile, certamente peggiorativa rispetto alla superficie orizzontale dovunque. Per cui, adottando questa ipotesi cautelativa, utilizzeremo l'applicazione: slope in Roclab, ma dove il confinamento = gammaH+Q. L'assunzione è che la superficie che governa la rottura del terreno alla traslazione in verticale è simile a quella che governa la stabilità globale del pendio. Nell'esempio precedente, in cui B fondazione = 3 m, potremmo imporre un H = 3m ma gammaH deve risultare uguale a 3*gamma+200, ossia 275 kPa, per cui dovremo utilizzare un gamma fittizio= 275/3 = 58 kNm-3 In questa situazione, Roclab risulta in phi = 58.57; c'= 0.235. SOLUZIONE DI LOWER BOUND
Controllate per favore e proponete pure altre soluzioni alternative. ![[Linked Image da i.imgur.com]](https://i.imgur.com/Q2YdomV.jpeg)
Ultima modifica di mccoy; 27/09/2025 14:12.
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Sono trascorsi 9+mesi dall'ultimo post. In termini di evoluzione delle AI, non sono 9 anni, sono forse 90 anni e più.
E' ora quindi di riprendere il discorso lasciato 90 anni fa, e di vedere se gli LLM che riescono a risolvere o smentire congetture che resistevano da decenni, riescono a risolvere questo problema in maniera plausibile. Ammesso che ci sia una soluzione determinata e non infinite soluzioni, Fable5, GPTSol5.6 e prossimamente Astra, ce lo diranno.
Vedremo, per tutti gli amici/conoscenti/utenti di geoforum, di molti dei quali non conosco neanche il nome, inviatemi pure un invito di collegamento a LinkedIn, che tratterò come un'estensione di geoforum e dove commenterò anche questo problema e molti altri a venire.
Funzione Cerca: Luca Nori (MCoy)
Ultima modifica di mccoy; 09/08/2026 06:40.
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OK, ho una prima risposta, che non è molto semplice matematicamente.
LA conclusione è che simga3max per le fondazioni potrebbe semplicemente non esistere a causa di una linearizzazione forzata di sigma3 max con i parametri di M-C phi e c. Se esiste un valore di x tale che per x=sigma3max/sigma:ci fornisce parametri di M-C ceh risultano in una valida soluzione della capacità portante della fonddazione, questo deve essere determinato caso per caso, addirittura trovando prima la soluzione stessa che ci interessa.
Da folli.
Questo è il motivo per cui nel modello non esite un pulstante 'Fondazioni'. Semplicemente non esiste un valore esatto di sigma3_max oppure il valore potrebbe essere semplicemente assente dallo spazio delle soluzioni possibili.
Sto pensando se postare una nota su LinkedIn, l'unico rimedio praticabile è applicare altri metodi che non utilizzino i parametri di M-C.
La morte di un metodo che sembrava molto utile e promettente!
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Ultima modifica di mccoy; 11/08/2026 03:45.
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