Home GeoForum Forums Geologia & Professione Geotecnica resistenza al taglio non drenata

E'la solita storia insita nell'artificio dell'analisi in termini di tensioni totali.
Quello che vorrei discutere con voi è il seguente dilemma:
-) abbiamo un terreno coesivo in condizioni anidre e supponiamo che tali condizioni siano costanti;
-) per un'analisi nel breve termine si effettua una qualsiasi verifica (pes es. stabilità di una scarpata) nel campo delle tensioni totali;
-) le tensioni totali, brillante gabbola per sanare l'ignoranza geotecnica, implicano l'utilizzo della coesione non drenata e annullamento dell'angolo di resistenza al taglio;

Ma qui sorge il problema che origina il presente post: visto che siamo in condizioni anidre, che senso ha condurre una verifica in termini di tensioni totali?
Le tensioni totali implicano una condizione fondamentale, la saturazione idrica, affinchè siano valide... Ed in questo caso, visto che non si generano sovratensioni dovute all'acqua (che non c'è), la resistenza al taglio del terreno viene comunque descritta dai parametri efficaci (c' e phi').

Voi come vi comportate in questo ambito? Che parametri usereste per una verifica di stabilità di un terreno coesivo asciutto nel breve termine?

In questo caso si usano i due parametri c' e Fi'.

Tieni presente però che se il materiale presenta una certa coesione (se pur apparente) usare per analisi a breve termine dei parametri di coesione non drenata fittizi, specificando per quanto tempo lo scavo potrrà esser mantenuto aperto senza problemi, non porta ad errori e può esser speditivamente e d efficacemente utilizzato.


Ti faccio un esempio (casi da me personalmente verificati varie volte):

scavo in sabbia pulita leggermente umida.

Secondo i parametri misurabili in tale tipo di terreno otterresti C=0 e Fi= 30-35°, lo scavo a 4 - 5 metri di profondità dovrebbe esser effettuato co angoli di scarpa di circa 35°.

Nella realtà il poco di coesione apparente dovuta all'umidità permette di sacvare, prendendo le dovute precauzioni, a pareti verticali, amntenedo lo scavo aperto per alcuni giorni fino a quando cioé una certa umidità rimane nel terreno.

Caro collega in geotecnica non sempre i numeri rappresentano esattamente quello che dovrebbero rappresntare, bisogna saperli scegliere ed utilizzare adattandoli con una notevole dose di esperienza.

Buon lavoro

Ma qui sorge il problema che origina il presente post: visto che siamo in condizioni anidre, che senso ha condurre una verifica in termini di tensioni totali?

A mio modesto parere, non ha nessun senso.

In litotipi permeabili saturi le sovrappressioni idrauliche vengono dissipate istantaneamente o quasi, a meno di una significativa componente fine, che può rallentare la velocità di trasferimnto dei fluidi in seguito alle sollecitazioni applicate.

Se poi il litotipo è granulare e insaturo, non vedo proprio come si possano creare sovappressioni idrauliche tali da formare superfici di rottura (solo il caso di sollecitazioni cicliche di elevata intensità causa l'eventuale perdita di resistena al taglio e liquefazione, ma è un problema particolare).

Il caso che cita VM è quello di coesione apparente (spesso transitoria) dovuta a fenomeni di capillarità; il litotipo non è saturo. Io userei c' e non Cu. Cu soltanto se, in seguito a prove specifiche, possiamo determinare le condizioni di permeabilità (tempo di consolidazione).

Per concludere, la Cu è utilizzata a sproposito, quantunque di routine, anche nei terreni coesivi; quando questi siano insaturi, bisognerebbe ragionare in termini di PHIu e Cu; ossia, calcolare i parametri phi e c nelle condizioni di sollecitazione applicata con una determinata velocità (velocità corrispondente alla prevista applicazione del carico).
Anche l'utilizzo di Cu derivata da Qc in prove penetrometriche statiche nei terreni argillosi superficiali, non saturi, non è corretta (a meno che la sollecitazione sia tale da saturare e pressurizzare il fluido nei pori. Lo stesso dicasi per i dati di pocket penetrometer rilevati in argille con veli di sabbia o limi argilloso-sabbiosi, o argille non sature: i dati non sono utilizzabili a rigore nelle verifiche geotecniche.

Per rispondere alla domanda di Lama, quello che io farei è prelevare un campione a secco, sigillarlo cercando di mantenerne inalterato il contenuto d'acqua, e ricavare i parametri phi e c con prove di laboratorio adeguate, a velocità piuttosto alta (ovvimente il provino non deve essere saturato in laboratorio). Questiparametri dovrebbero corrispondere a PHIu e Cu, per le condizioni di prelievo, e simulare le condizioni cinematiche di applicazione delle sollecitazioni in breve tempo. Ripeterei la prova ovviamente anche in condizioni di lenta applicazione delle sollecitazioni, e sarei curioso di sapere se cambia qualcosa!!

La trattazione numerica del problema implica la definizione della pressione dell'acqua e dell'aria nei pori. Esiste un buon articolo in rete a proposito:

ceprofs.tamu.edu/briaud/buchanan%20web/ Lectures/Fredlund%20bio.pdf

Beh... Prelevare un campione indisturbato è già difficile con i campionatori da foro di sondaggio... Le analisi di laboratorio, se non hai un campione molto rappresentativo delle condizioni di umidità naturale e tessitura (cosa pressochè impossibile), portano a risultati sballati e di molto... Questo soprattutto in terreni sabbioso-limosi, quando la tessitura interna viene anche solo parzialmente rimaneggiata durante il campionamento.

Per l'idea che mi son fatto io, anche in base all'esperienza, la resistenza al taglio di un terreno coesivo anidro è comunque governata dai parametri efficaci phi' e c'... Il nostro problema è, nell'ipotesi di una sollecitazione rapida, sapere se le condizioni di umidità naturale siano in grado di indurre sovratensioni tali da rendere idoneo l'utilizzo delle tensioni totali (che, ripeto, è solo un artificio dato dall'impossibilità di determinare U e di risalire in questo modo alle tensioni efficaci)...
Di PHIu non ho mai sentito parlare: che vorrebbe dire in termini fisici? Una frazione di PHI non annullata dalle sovratensioni idrostatiche? Non sarebbe meglio parlare di PHI'?

In termini pratici, propendo per l'utilizzo di parametri efficaci PHI' e c' per descrivere il comportamento geomeccanico di un terreno coesivo asciutto (e con basso grado di umidità naturale, ossia non un'argilla s.l. ma una sabbia fine limosa)...

Proviamo a discuterne ancora

mmm.... ,
non ricordo dove ho letto dei parametri phi u e Cu, a suo tempo consultavo parecchio materiale geotecnico, adesso ho diversificato gli interessi.
Nel tuo esempio, terreno asciutto, poco coesivo, senza dubbio siamo sempre (o quasi, se la permeabilità non si abbassa per % di argilla) in condizioni drenate: phi' e c'.
PHIu semplicemente è l'angolo di attrito che si ha in condizioni non drenate e terreno insaturo, evidentemente è diverso dal valore di PHI', avranno fatto i loro studi con campioni indisturbati (su argille non sature).

Come saggiamente afferma VM, spesso utilizziamo (in mancanza dei soliti maledetti fondi ) dei parametri che non rappresentano esattamente la realtà fisica.

nel caso di lama, la verifica del pendio a breve termine non andrebbe fatta (o può essere fatta sottolineando l'approssimazione del modello).

Vedrò se riesco a trovare i riferimenti su PHI undrained.

Grazie, apprezzo molto i tuoi contributi e quelli degli altri ovviamente...

Non capisco quale diffolta tecnica si ha a campionare un terreno coesivo.
I campionamenti indisturbati in genere sono possibili solo su questi.

Che sia così secco da causare problemi?
Ma a quale profondità campioneresti?

Per informazione, prendila così com'è, esiste una pubblicazione di certi RIGHI e MARCHI (anni 80 circa) che partendo dal modulo edometrico sosteneva si potesse arrivare a c' e f', da qui correlazioni tra E (da CPT) e c' f' secondo formule da loro presentate, non so su quale rivista.

La pagina corretta (di mcoy) è:
http://ceprofs.tamu.edu/briaud/buchanan%20web/lecture_series.htm

Ciao massimo
Senza un sondaggio come si fa a campionare un terreno, anche se coesivo? Per esempio a 4 m di profondità...
Ci arrivi con un escavatore per un pozzetto esplorativo ma il campione è fortemente rimaneggiato...
Tu che sei di zona che tipo di analisi (x stabilità di una scarpata a breve) faresti su una sabbia limosa (completamente asciutta) della collina di Rivoli? Siamo a 4 m di profondità sotto la coltre di paleosuolo rissiano...
Con "tipo di analisi" intendo che metodo (tensioni efficaci o totali) e che parametri (se ti va prova anche a quantificarli in base alla tua esperienza) così ci si confronta...
Ciao

Se hai classificato il terreno come sabbia limosa non puoi certamente sostenere che sia dotata di coesione (salvo l'apparente dovuta a umidità o l'aging che ha fornito una debole coesione). La buona pratica dice che tali parametri dovrebbero essere trascurati.
Ma lo hai classificato con quali modalità?

Puoi certamente campionare tramite shelby infisso per pressione dalla benna. In questo caso un buon laboratorio ti consiglierà quale prova eseguire per ottenere parametri adeguati.

Puoi anche ricorrere alla back analysis...che è suggerita da molti regolamenti anglosassoni sulla stabilità degli scavi (tenendo conto che è meglio abbondare sulla f' che su c').

Comunque le normative sulla sicurezza degli scavi non permettono di modellare scavi con più di 53° di angolo.

non entro nel merito della discussione perchè troppo complicata per parlarne in un post (infatti io ad esempio PHIu è un angolo d'attrito che si sviluppa in un campo tensionale sino a che la permeabilità del terreno non riesce più a dissipare le sovrappressioni, dopo questa soglia PHIu si azzera).
Ma volevo solo far notare che, specialmente dopo aver letto il sito della Texas A&M university segnalato da mccoy, dovremmo tutti toglierci il cappello di fronte agli ingegneri geotecnici