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1. Identificazione e classificazione dei terreni

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Sommario

1.      Identificazione e classificazione dei terreni 2

1.1    Rocce. 2

1.2    Genesi e struttura dei terreni 2



Caratteristiche strutturali 3

1.3    Relazione tra le diverse fasi di un campione di terreno. 5

1.4    Analisi granulometrica. 6

1.5    Limiti di Attenberg. 7

Indici di consistenza. 7

1.6    Sistemi di classificazione. 8


1.  Identificazione e classificazione dei terreni

·         GEOTECNICA → studia il comportamento dei terreni

·         TERRENO:

§         Non omogeneo

§         Non elastico

§         Viscoso

§         Saturo, se, oltre ai granuli, contiene solo acqua

·         TIXOTROPIA → quando un materiale poco elastico e rigido è compresso e sovraccaricato (→ diventa liquido)

o        Argille veloci: sedimenti marini depositati durante la glaciazione, nel tempo dissalati dalle piogge

·         LIQUEFAZIONE

o        fenomeno particolare di zone sabbiose e sismiche

o        i terreni sabbiosi e ghiaiosi, a bassa densità e saturi al 100%, a causa di terremoti si comportano come un fluido:

→ le vibrazioni provocano una grande pressione sull'acqua interstiziale

→ separazione dei granuli

→ forte diminuzione dell'attrito

→ crolli, successivi a sprofondamenti, delle strutture

1.1         Rocce

1)       Tipi di rocce:

a)       Ignee

b)       Sedimentarie

Si individuano per:

·         Composizione

·         Impalcatura

·         Tessitura

®      Classificazione per caratteristiche genetico tessiturali:

(a)     Gruppo particellare                (per processi idrodinamici, calcari, arenarie)

(b)     Gruppo cristallino                  (per processi chimici)

(c)     Gruppo biocostituito              (per secrezione biochimica)

(d)    Gruppo residuale                    (per processi di degradazione fisica o chimica)

®      Componenti tessiturali

(a)     Granuli

(b)     Matrice

(c)     Cemento

c)       Metamorfiche

1.2         Genesi e struttura dei terreni

1)       Origine

a)       Alterazione delle rocce

b)       Disintegrazione delle rocce

2)       Fasi

a)       Formazione

b)       Trasporto

c)       Deposizione

3)       Alterazioni

a)       Fisica

·         Fenomeni di

©       deformazione

©       fessurazione

per decompressione

b)       chimica

·         reazione dei minerali con O2, CO2 e acido prodotto dai batteri

c)       organica

·         acidi di carbonio, nitrico, prodotto dai batteri e ammoniaca

4)       -rocce sciolte (terreni)             → particelle non cementate tra loro

-rocce lapidee                            → particelle cementate tra loro

I terreni si distinguono dalle rocce per l'entità delle forze di coesione.

5)       particelle = frammenti di roccia, minerali, frammenti minerali → dimensioni molto varie

Caratteristiche strutturali

1)       forze di massa           → responsabili delle interazioni di tipo meccanico             terreni granulari

forze di superficie    → responsabili delle interazioni di tipo chimico                  terreni fini

2)       superficie specifica

a)       sabbia → forze di sup. << forze di massa

·         granuli inerti             bassa sup specifica          (sabbia)

·         granuli attivi             alta sup specifica             (argilla)

Ø       proprietà del singolo granulo

©       rotondità

©       sfericità

Ø       proprietà dell'aggregato

©       numero di contatti tra i granuli                  → ADDENSAMENTO

b)       + addensamento =           - porosità

- compressibilità

+ resistenza a taglio

c)       sabbia ben assortita (particelle di diverse dimensioni) → è possibile ottenere configurazioni strutturali corrispondenti a stati di addensamento elevato

·         granuli sferici            + densità

·         granuli spigolosi      - densità

·         se il materiale ben assortito → la densità aumenta

d)      è possibile avere 2 campioni con

·         stesso stato di addensamento

·         stessa porosità

·         stessa distribuzione granulometrica

·         diversa struttura

·         diverso comportamento

Argilla

1)       sup. specifica molto elevata → forze di sup. condizionano l'interazione reciproca e con l'ambiente

2)       struttura

a)       tetraedri               A            ione Si + 4 ioni O

b)       ottaedri                                B             ione Al, Hg + 6 ioni O

collegati fra loro in modo da formare reticoli.

®      Minerali argillosi a 2 strati AB

a)       Gruppo caolinite

·         Caolinite

·         Halloysite

®      Minerali argillosi a 3 strati ABA

a)       Gruppo montmorillonite

·         Montmorillonite

b)       Gruppo vermiculite

·         Vermiculite

c)       Gruppo mica

·         Illite

·         Muscovite

·         Biotite

d)      Gruppo clorite

·         clorite

·         unità elementari → pacchetti → particella

3)       gli ioni metallici di silicio, alluminio, magnesio sono interni al tetraedro e all'ottaedro

→ parte esterna del reticolo ha carica - (ioni di ossigeno e ossidrili)

→ la particella ha carica superficiale - (questa forza di sup. condiziona l'interazione con le altre particelle, con l'acqua e gli ioni in essa presenti)

→ le cariche - agiscono come forze repulsive e sono in parte bilanciate dalle forze di Van der Waals

a)       acqua dolce

i)        struttura dispersa

ii)      struttura orientata - montmorilloniti

b)       acqua salmastra

i)        fiocchi - particelle unite da legami stabili

ii)      struttura flocculata dispersa o orientata

4)         molecole d'acqua → dipolari = hanno 2 atomi di idrogeno disposti entrambi da una parte rispetto all'atomo di ossigeno

Þ le sup. delle particelle, con carica -, tendono ad assorbire l'idrogeno delle molecole d'acqua

Þ l'acqua immediatamente a contatto con le particelle va considerata parte integrante della struttura delle particelle (dato che risente di legami così forti da non poter essere separata dalle particelle con semplice azione meccanica) → acqua adsorbita

l'insieme dello strato elettrico neg della sup. di una particella  e dello strato elettrico pos dell'acqua adsorbita è detto DOPPIO STRATO ELETTRICO.

L'acqua libera è detta ACQUA INTERSTIZIALE.

1)       Terreni

a)       Residuali

b)       Trasportati

2)       Ambiente di deposizione

a)       Glaciale

·         Presenza di un ghiacciaio in movimento che trascina materiali erosi → formazione di depositi morenici (granulometrica assortita) → con la fusione del ghiaccio si ha un'ulteriore trascinamento del terreno → deposito di:



®      Ghiaie

®      Sabbie

®      argille

b)       Lacustre e marino

·         Stratificazione orizzontale

Fluviale

·         In corrispondenza della foce → stratificazione irregolare

c)       Desertico

·         Il terreno si forma per l'alterazione termica delle rocce a causa dell'escursione termica; le rare piogge trasportano via i terreni così ottenuti

3)       Eventi geologici recenti

a)       Innalzamento e abbassamento del suolo e del livello marino → deposito dei terreni e erosione delle rocce

b)       Era glaciale

·         I ghiacciai comprimono i terreni

·         Scioglimento → rigonfiamento dei terreni

c)       Se il livello del mare

·         si alza          → deposito di materiali

·         si abbassa   → la terra emerge             → alterazione, erosione, trasporto

4)       terreni saturi → bifase

1.3         Relazione tra le diverse fasi di un campione di terreno

ew

 

eg

 

1

 

e

 

ng

 

gas

 

Vg

 

n

 

Vv

 

nw

 

1

 

Ww

 

Vw

 

V

 

W

 

1-n

 

Ws

 

Vs

 


Volume totale                                   

Volume dei vuoti                             

Volume specifico                             

Porosità                                               [%]

Indice dei vuoti                                

Relazioni tra e, n, v                                                                    

                                                                                                                     

                                                                             

Grado di saturazione                    

Contenuto d'acqua                          [%]

Peso dell'unità di volume totale                 [kN/m3]

" " della parte solida                                     

" " d'acqua                                                       

" " del terreno secco                                       

" " del terreno alleggerito                             

" " del terreno saturo                                     

Peso specifico totale                                       

Peso specifico dei grani                                

Text Box:  	peso
 	Volume
 	peso specifico
 	indice dei vuoti
 	porosità
 	volume specifico
 	grado di saturazione
 	contenuto d'acqua
 	peso specifico totale
 	peso specifico dei grani
Text Box: PESO SPECIFICO
 	terreno secco (dry)
 	parte solida
 	acqua (water)
 	terreno saturo

VOLUME
 	parte solida
 	acqua
 	gas
 	vuoto

·         L'indice dei vuoti e caratterizza il grado di addensamento di un terreno Þ parametro di grande importanza.

Sono correlate ad esso:

1)       caratteristiche di permeabilità

2)       caratteristiche meccaniche

·         Il grado di saturazione S influenza:

1)       caratteristiche di permeabilità

2)       caratteristiche di resistenza al taglio

3)       caratteristiche di deformabilità

1.4         Analisi granulometrica

Serve a:

1)       Det le dimensioni delle particelle

2)       Stabilire le percentuali in peso delle varie frazioni granulometriche

Terreni a

1)       Grana grossa

·         Il comportamento può essere correlato alle dimensioni delle particelle

2)       Grana fine

·         Il comportamento dipende da:

®      tipo di minerale

®      storia geologica

è correlato ai LIMITI DI ATTENBERG

Si usano i setacci per ottenere le varie frazioni granulometriche (setaccio 200 = dimens particelle > 0.074 mm → poi si ricorre all'analisi per sedimentazione).

Scala semilogaritmica:

Ascisse                 Æ delle particelle

o        Ordinate      → % di peso delle particelle con Æ inferiore

La pendenza della curva indica l'uniformità del terreno: quanto + la curva è verticale, tanto + il campione esaminato è omogeneo.

·         COEFF DI UNIFORMITÀ

D60=Æ corrisp al 60% di passante

D10=Æ corrisp al 10% di passante

Un terreno con C<2 può essere considerato uniforme

1.5         Limiti di Attenberg

1)       Un terreno a grana fine può presentarsi in 4 differenti stati fisici a seconda del suo contenuto d'acqua.

Le interazioni tra le particelle di pendono dal contenuto d'acqua Þ le caratteristiche di compressibilità e resistenza al taglio possono essere correlate ai valori limite di w che individuano il passaggio tra due stati.

Text Box: Aumento del contenuto d'acqua

Text Box: STATO SOLIDO

Text Box: WS Limite di ritiro

Text Box: WP Limite plasticoText Box: SEMISOLIDO

Text Box: WL Limite liquidoText Box: PLASTICO

Text Box: LIQUIDO

a)       WL limite liquido                 → contenuto d'acqua in corrispondenza del quale il terreno possiede una resistenza al taglio così piccola che un solco, praticato in un campione rimaneggiato, si richiude quando il cucchiaio che lo contiene è sollecitato con dei colpi (N=25).

b)       WP Limite plastico              → contenuto d'acqua in corrispondenza del quale il terreno inizia a perdere il suo comportamento plastico. Bastoncini di 3.2 mm. Campione rimaneggiato

c)       WS Limite di ritiro               → contenuto d'acqua al disotto del quale una perdita d'acqua non comporta più alcuna riduzione di volume. Su provino indisturbato.

Indici di consistenza

1)       PI = wL-wP INDICE DI PLASTICITÀ

 INDICE DI LIQUIDITÀ

wN = contenuto d'acqua allo stato naturale

 INDICE DI CONSISTENZA

1.6         Sistemi di classificazione

5)       la dimensione dei granuli det la distinzione dei terreni:

a)       ghiaia                   granuli grandi                   terreni grossolani

b)       sabbia

c)       limo

d)      argilla                  granuli piccoli                   terreni fini

Sistema unificato (vedi fotocopie)

composizione mineralogica:

e)       ghiaia   → sono presenti i minerali delle rocce da cui derivano

·         rocce eruttive

®      feldspati                                             (aggredibili)

®      quarzo, mica muscovitica             (non aggredibili)

·         rocce sedimentarie

®      quarzo, mica muscovitica

f)        sabbia   → quarzo

g)       limo       → calcite

h)      argilla   → minerali argillosi



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