CNR Termini geotecnici con SEGNALIBRI

Consiglio Nazionale delle Ricerche
Commissione di studio per le norme relative
all’Ingegneria Geotecnica
DEFINIZIONI DI
TERMINI GEOTECNICI SCELTI
*La presente raccomandazione è stata elaborata dal Prof. Ing. Calogero Valore, ed è stata
discussa e approvata nella seduta del 25/11/1998 dalla Commissione di studio costituita da :
Caputo prof. Vincenzo (Università degli Studi della Basilicata, Potenza)
D’Elia prof. Beniamino (Università “La Sapienza”, Roma)
Grimaldi prof. Antonio (Università “Tor Vergata”, Roma)
Jappelli prof. Ruggiero (Università “Tor Vergata”, Roma), Presidente
Mandolini ing. Alessandro (2a Università di Napoli, Aversa)
Manfredini ing. Giovanni (ENEL, Roma), Segretario
Mauro ing. Marcello (Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, Roma)
Rossi ing. Eugenio (Presidente IV Sezione Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici, Roma)
Sanò ing. Tito (Servizio Sismico Nazionale, Roma)
Valore prof. Calogero (Università di Palermo, Palermo)
Valentini prof. Giovanni (Università “La Sapienza”, Roma)
Viggiani prof. Carlo (Università di Napoli “Federico II” , Napoli)
Ammasso
Angolo d’attrito v. Attrito
Angolo di resistenza a taglio
Argilla
Assetto strutturale
Attività, A
Attrito
Campione di terreno
Caratteri cinematici di una frana
Caratterizzazione geotecnica del terreno o del sottosuolo
Carico ammissibile
Carico di esercizio, Qes
Carico limite, Qlim
Cedimento
Coefficiente di pressione laterale a riposo, K0
Coefficiente di sicurezza, F
Composizione granulometrica v. Curva granulometrica
Condizione drenata
Condizione non-drenata
Conduttività idraulica, v. Permeabilità
Consolidamento
Consolidazione
Contenuto d’acqua, w
Contraenza, v. Dilatanza
Costituzione del sottosuolo
Crollo, v. Frana
Curva granulometrica
Curva vergine
Densità
Densità relativa, Dr
Dilatanza
Equipotenziale, v. Isopiezica
Erosione interna, v. Sifonamento
Falda acquifera, v. Falda idrica
Falda idrica
Fondazione
Fondazioni dirette, v. Fondazione
Fondazioni profonde, v. Fondazione
Fondazioni superficiali, v. Fondazione
Frana
Frazione argillosa, v. Curva granulometrica
Frazione ghiaiosa, v. Curva granulometrica
Frazione granulometrica, v. Curva granulometrica
Frazione limosa, v. Curva granulometrica
Frazione sabbiosa, v. Curva granulometrica
Fronte di scavo
Geotecnica
Ghiaia
Giacitura
Grado di saturazione, S
Indice di addensamento, v. Densità relatia, Dr
Indice di compressibilità intrinseca, v. Indice dei vuoti, Iv
Indice di liquidità, IL
Indice di plasticità, Ip
Indice di porosità, e
Indice di porosità intrinseca relativa v. indice dei vuoti, Iv
Indice dei vuoti, Iv
Isocrona
Isopiezica
Limite di liquidità, wl
1
1
1
2
2
3
3
4
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
8
8
8
9
9
10
10
10
10
11
11
11
12
12
12
12
12
13
14
14
14
14
14
14
14
14
14
15
15
16
16
16
16
16
16
17
17
17
17
18
18
18
Limite di plasticità, wp
Limite di ritiro, ws
Limo
Margine di sicurezza v. Coefficiente di sicurezza, F
Massa specifica relativa, G v. Peso specifico del terreno
Normalconsolidato
Pendio
Pendio artificiale, v. Pendio
Pendio naturale, v. Pendio
Permeabilità
Peso dell’unità di volume, γ
Peso dell’unità di volume immerso in acqua, γ′
Peso secco dell’unità di volume, γd
Peso specifico dell’acqua, γw
Peso specifico del terreno, γs
Piano di posa
Porosità, n
Porosità critica
Pressione di sovraconsolidazione
Proprietà indici dei terreni
Pressione interstiziale
Pressione neutra, v. Pressione interstiziale
Prove di identificazione, v. Proprietà indici dei terreni
Resistenza a taglio
Resistenza a taglio disponibile, v. Resistenza a taglio
Resistenza a taglio mobilitata, v. Resistenza a taglio
Resistenza non-drenata
Resistenza residua
Ribaltamento, v. Frana
Rimaneggiamento
Rivestimento (di gallerie)
Roccia
Roccia lapidea, v. Roccia
Roccia sciolta, v. Roccia
Sabbia
Scarpata
Scheletro solido del terreno
Scivolamento v. Frana
Sifonamento
Sifonamento di massa, v. Sifonamento
Sifonamento tubolare, v. Sifonamento
Sovraconsolidato
Sovrappressione interstiziale
Spinta
Spinta a riposo, v. Spinta
Spinta attiva, v. Spinta
Spinta passiva, v. Spinta
Spostamento
Subsidenza
Suolo
Tensione deviatorica
Tensione efficace, σ′ij
Tensione totale, σij
Terra
Terreno
Terreno parzialmente saturo
Terreno saturo d’acqua
Volume dello scheletro solido, v. scheletro solido del terreno
19
19
19
19
19
20
20
20
20
20
21
21
21
22
22
22
22
23
23
23
23
24
24
24
24
24
24
25
25
25
26
26
26
26
26
27
27
27
27
28
28
28
28
29
30
30
30
30
30
31
31
31
32
32
33
33
33
33
Volume di terreno significativo
Zona d’influenza di uno scavo
33
34
AMMASSO
(di terreni, di rocce)
Volume di rocce sciolte o lapidee sufficientemente grande da risultare significativo sotto il profilo del comportamento meccanico - in relazione alle dimensioni dell’opera
d’ingegneria che si considera.
Il comportamento meccanico dell’ammasso può risultare profondamente differente da
quello dell’elemento di roccia (talvolta definita intatta) a causa della presenza di
discontinuità di varia natura e persistenza (giunti, fratture, piani di stratificazione,
superfici di scivolamento, faglie), di interfacce interne, per effetto dimensione, per
interazione con manufatti e opere.
ANGOLO D’ATTRITO V. ATTRITO
ANGOLO
DI RESISTENZA A TAGLIO
È l’angolo, ϕ′ , formato dalla tangente all’inviluppo di rottura di Mohr e l’asse delle
tensioni normali efficaci; l’inviluppo di Mohr è rappresentato sul piano di Mohr.
Se l’inviluppo di rottura è curvilineo, l’angolo ϕ′ risulta funzione (di regola decrescente)
della tensione normale efficace.
Se a partire da un assegnato stato tensionale efficace, su un piano di giacitura prescelta
si incrementa la tensione normale efficace di ∆σ′nn, su quel piano la resistenza a taglio
aumenta di ∆τdisp= ∆σ′nn tg ϕ′ .
Si distinguono:
l’angolo di resistenza a taglio di picco, ϕ′p;
l’angolo di resistenza a taglio a volume costante o angolo di resistenza a taglio
ultima, o, ancora, angolo di resistenza a taglio a porosità critica, ϕ′cv ;
l’angolo di resistenza a taglio residua, ϕ′r
Le componenti della resistenza a taglio di picco derivano dall’attrito interparticellare,
dalla DILATANZA, dalla riorganizzazione della disposizione spaziale delle particelle,
dallo schiacciamento dei grani (nel caso dei terreni granulari).
Valgono le seguenti disuguaglianze:
ϕ′p > ϕ′cv > ϕ′r ≥ ϕ′µ
1
Per la definizione di ϕ′µ v. ATTRITO
L’angolo di resistenza a taglio nel passato è stato frequentemente definito angolo
d’attrito interno, termine quest’ultimo oggi considerato obsoleto se non addirittura
concettualmente infondato, e quindi da dismettere.
Sempre nel passato, è stato impiegato l’angolo di natural declivio, definito come
l’inclinazione di un cumulo di terreno asciutto versato su un piano orizzontale in modo
da formare un cono con l’apice in alto. Anche se la definizione è alquanto generica, si
può osservare che l’angolo di natural declivio eguaglia con discreta approssimazione
l’angolo di resistenza a taglio a volume costante ϕ′cv, almeno alle basse tensioni normali
efficaci e nel caso dei terreni granulari come sabbia e ghiaia. Si raccomanda comunque
di dismettere l’impiego di tale termine.
L’angolo di resistenza a taglio dei terreni è definito sempre in funzione degli sforzi
efficaci.
ARGILLA
Questo termine ha tre significati.
Minerale argilloso costituito di fillosilicati idrati (per es.: caolinite, illite, smectiti).
Terreno con prevalente frazione costituita di minerali argillosi.
Frazione granulometrica costituita di particelle con diametro (“equivalente”) minore di
2µm (0.002 mm). In questo caso, le particelle non sono formate necessariamente di
minerali argillosi.
ASSETTO STRUTTURALE
(di un ammasso di terreni o di rocce)
Insieme degli elementi costitutivi dell’ammasso aventi carattere vettoriale come, per
esempio, le superfici di discontinuità, di stratificazione, le interfacce tra materiali
differenti presenti nell’ammasso, il “diametro” di maggior lunghezza dei grani e delle
particelle costituenti un terreno.
Si distinguono l’assetto microstrutturale, macrostrutturale, mesostrutturale,
megastrutturale, in relazione alle dimensioni degli elementi strutturali presi in esame.
Se le giaciture degli elementi strutturali di un ammasso si possono raggruppare in un
numero finito di famiglie, l’ammasso è a struttura orientata.
2
Se la distribuzione delle giaciture degli elementi strutturali è del tipo random,
l’ammasso non presenta struttura orientata.
ATTIVITÀ, A
È il rapporto tra l’indice di plasticità Ip e la frazione argillosa, essendo la frazione
argillosa la percentuale in peso con diametro delle particelle <0.002 mm.
Si definisce per terreni a grana fina con frazione argillosa apprezzabile.
Si distinguono:
terreni inattivi
terreni con attività normale
terreni attivi
A< 0.75
0.75<A< 1.25
A> 1.25.
ATTRITO
È la resistenza al moto (forza), T, che si manifesta in corrispondenza dell’area di
contatto tra due corpi solidi quando l’uno si sposta, o “scorre”, rispetto all’altro lungo il
piano tangente al contatto stesso oppure quando si cerca di produrre tale tipo di
spostamento relativo.
Il valore limite della forza predetta, Tmax , dipende dalle caratteristiche delle due
superfici in contatto, dalla forza normale N che i due corpi si trasmettono mutuamente in
corrispondenza dell’area di contatto, ed è in prima approssimazione indipendente
dall’ampiezza dell’area di contatto secondo le leggi di Leonardo da Vinci.
Se la forza tangenziale applicata eguaglia Tmax si determinano condizioni di moto
incipiente, e l’atto di moto è diretto secondo il piano tangente al contatto; in questo caso
il risultante della forza normale e di Tmax forma con la normale alla superficie di contatto
un angolo ϕ′µ che si definisce angolo d’attrito, in senso stretto, oppure angolo d’attrito
interparticellare o intergranulare nel caso dei mezzi particellari.
L’attrito interparticellare è soltanto una delle componenti della resistenza a taglio dei
terreni. Non si deve quindi confondere l’angolo d’attrito con l’angolo di resistenza a
taglio.
3
CAMPIONE DI TERRENO
Una porzione di materiale (terreno, roccia) prelevata dall’ammasso di terreno (naturale o
artificiale) con la finalità di ottenere o ricavare, con opportuni esperimenti, informazioni
e dati che possano contribuire a caratterizzare l’ammasso di provenienza.
Si distinguono i campioni indisturbati che conservano le caratteristiche di
composizione, la struttura e le proprietà fisiche e meccaniche, dai campioni
rappresentativi di una o più caratteristiche (da specificare di volta in volta), dai
campioni rimaneggiati che servono soltanto per il riconoscimento sommario dei terreni
e per la determinazione della resistenza residua.
CARATTERI
CINEMATICI DI UNA FRANA
È l’insieme dei vettori spostamento e dei vettori velocità e accelerazione dei punti del
corpo di frana relativi a un dato istante o a un dato intervallo di tempo.
Di regola si considera un numero finito di punti superficiali e di punti interni del corpo
di frana, scelti in modo da poter precisare l’andamento dei vettori spostamento, e delle
grandezze da essi derivate (velocità, accelerazione, deformazione, scorrimento mutuo)
lungo un numero significativo di verticali.
In base ai caratteri cinematici possono sinteticamente definirsi alcuni tipi di frana ad es.
per scivolamento (traslazione, rotazione, traslazione e rotazione), per ribaltamento, per
crollo.
CARATTERIZZAZIONE
GEOTECNICA DEL TERRENO O DEL SOTTOSUOLO
È sempre finalizzata, poiché dipende dai caratteri del terreno, dalle caratteristiche
dell’opera di ingegneria e dal tipo di verifica che si intende sviluppare.
Richiede, tra l’altro:
la conoscenza della costituzione del sottosuolo;
la schematizzazione del profilo stratigrafico del terreno in unità che possano
considerarsi omogenee sotto l’aspetto geotecnico;
l’attribuzione - sulla base dei risultati di specifiche indagini geotecniche e,
subordinatamente, sulla base di conoscenze acquisite in precedenza su terreni
analoghi della stessa zona - di valori delle proprietà fisiche e meccaniche a
ciascuna delle unità predette (contenuto naturale d’acqua, limiti di consistenza,
peso dell’unità di volume, grado di saturazione, coefficiente di permeabilità,
parametri di deformabilità, parametri di resistenza a taglio, coefficiente di
4
consolidazione, resistenza penetrometrica, etc.). In relazione al problema da
trattare può risultare sufficiente definire soltanto alcune delle caratteristiche
menzionate. I valori dei parametri possono definirsi in termini deterministici,
probabilistici, semiprobabilistici;
le proprietà meccaniche delle interfacce tra le diverse unità geotecniche che
formano il terreno;
lo stato tensionale iniziale;
i caratteri dei moti di filtrazione nel terreno e il regime delle pressioni interstiziali
iniziali, ossia prima di dar corso alla realizzazione delle opere o all’attuazione di
interventi.
Il termine caratterizzazione meccanica indica una parte della caratterizzazione
geotecnica, e pone specificamente l’attenzione sull’attribuzione di parametri meccanici .
Anche il termine caratterizzazione fisico- meccanica indica un sottoinsieme delle
operazioni di caratterizzazione geotecnica, e più precisamente l’attribuzione di valori
delle proprietà indici e dei parametri meccanici.
CARICO AMMISSIBILE
(di una fondazione)
In generale si può definire come il valore del carico che si può applicare alla fondazione
senza provocare il raggiungimento di stati limite ultimi o di stati limite di esercizio (o
funzionalità) del sistema opera- terreno.
È sempre riferito al complesso fondazione-terreno.
Nell’accezione più comune il carico ammissibile è quello corrispondente al valore
minimo del coefficiente di sicurezza indicato dalla normativa specifica o prescelto dal
progettista.
Secondo quest’ultima accezione si prendono in considerazione soltanto stati limite
ultimi, senza considerare esplicitamente quelli di servizio.
Può essere definito con riferimento all’intera fondazione o a una sua parte significativa
(ad es.. carico ammissibile di una palificata o di un solo palo della stessa).
CARICO DI ESERCIZIO, Qes
(di una fondazione)
Il carico trasmesso dalla sovrastruttura alla fondazione, determinato considerando la
combinazione di carichi (agenti sulla sovrastruttura) pertinente secondo la normativa o
secondo il giudizio del progettista.
5
Non dev’essere superiore al carico ammissibile.
Può essere riferito all’intera struttura di fondazione o a una sua parte da precisare di
volta in volta.
CARICO LIMITE, Qlim
È quel valore del carico (applicato al sistema opera-terreno) per il quale si verifica il
collasso del sistema (o complesso) struttura-terreno, intendendo per struttura la
fondazione, l’opera in elevazione che poggia sul terreno o è inserita in quest’ultimo.
Il collasso può verificarsi per rottura del terreno, per rottura della fondazione, per rottura
sia della fondazione che del terreno.
Il carico limite può anche definirsi convenzionalmente come quel carico per il quale si
raggiunge una prefissata soglia del cedimento (per es. nel caso di pali di grande
diametro), o carico in corrispondenza del quale si attinge uno stato limite ultimo del
sistema opera-terreno.
Il carico limite è riferito sempre all’insieme struttura-terreno: non è una proprietà del
solo terreno, non è una proprietà della sola struttura sebbene per brevità si designa
talvolta come carico limite di una fondazione, di un palo, di una palificata, di un tirante
di ancoraggio.
Si deve specificare sempre a quale tipo di sollecitazione è riferito il carico limite (carichi
verticali, carichi orizzontali, centrati, eccentrici, combinazione di carichi, carichi assiali)
Occorre specificare se il carico limite è riferito alla condizione drenata o a quella nondrenata.
Si osservi che il termine “capacità portante” ha un significato differente. La “capacità
portante” è il valore del carico applicato a una fondazione per il quale i cedimenti
cominciano a diventare molto grandi e prevedibili con difficoltà (cfr. Lambe &
Whitman); il termine “capacità portante ultima” è errato; analogamente, non ha senso il
“carico limite ultimo”.
CEDIMENTO
Componente verticale dello spostamento.
Per il significato di cedimento assoluto e di cedimento differenziale v. SPOSTAMENTO.
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COEFFICIENTE
DI PRESSIONE LATERALE A RIPOSO, K0
È il rapporto, K0, tra la tensione efficace orizzontale e la tensione efficace verticale in
condizioni di deformazione laterale nulla
K0 =
COEFFICIENTE
σ h′
σ v′
ε h =0
DI SICUREZZA, F
Si può definire, in generale, come rapporto tra la capacità C e la domanda D.
Se F=1 si ha la rottura.
Non esiste una definizione unica e universale del coefficiente di sicurezza.
La definizione cui di volta in volta si fa riferimento dev’essere espressamente
specificata.
Il coefficiente di sicurezza può definirsi come rapporto tra carico limite e carico di
esercizio, come rapporto tra momento resistente e momento ribaltante, come
rapporto tra resistenza a taglio disponibile e resistenza mobilitata (ossia
strettamente necessaria per l’equilibrio), come rapporto tra cadente piezometrica
critica e cadente attuale, etc.
A titolo d’esempio, si consideri il coefficiente di sicurezza F dell’insieme
fondazione superficiale-terreno. Di regola, ma non sempre, F viene definito come
rapporto tra carico limite, Qlim, e carico di esercizio Qes:
F =
Qlim
Qes
Se si fa riferimento a quest’ultima definizione, si ritengono adeguati valori di F
non minori di 3. Se il coefficiente di sicurezza fosse definito come rapporto tra
resistenza a taglio disponibile τdisp e resistenza a taglio mobilitata τmob il valore
numerico del coefficiente di sicurezza - per la stessa situazione – sarebbe ben più
basso.
Si noti che il margine di sicurezza, definito come
C−D
, non coincide con il
C
coefficiente di sicurezza.
Se F=1 il margine di sicurezza è nullo.
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COMPOSIZIONE
CONDIZIONE
GRANULOMETRICA V. CURVA GRANULOMETRICA
DRENATA
Condizione nella quale le sovrappressioni interstiziali si sono completamente dissipate o
esaurite. In tale condizione il processo di consolidazione si è esaurito, e ha prodotto le
variazioni di volume del terreno conseguenti al trasferimento degli sforzi interstiziali
sullo scheletro solido.
In condizioni drenate le pressioni interstiziali sono quelle pertinenti al regime
stazionario associato alle condizioni al contorno assegnate per il moto di filtrazione, e
non sono generalmente, né necessariamente, nulle.
Si impiega con significato analogo la locuzione meno specifica “condizioni a lungo
termine”, che possono non riferirsi esclusivamente a processi di consolidazione.
CONDIZIONE
NON-DRENATA
Si ha quando al terreno non sono consentite variazioni di volume dipendenti dalle
sollecitazioni e dalle azioni alle quali esso viene assoggettato.
Nel caso dei terreni saturi, in condizioni non drenate sono nulle le variazioni di volume
ma non le deformazioni, a meno che non si tratti di stato di deformazione
monodimensionale (situazione edometrica).
In condizioni non drenate si hanno gli spostamenti immediati o di pura distorsione.
Sono anche nell’uso i termini, meno precisi, “condizione a breve termine” e “condizione
di fine costruzione” che, tuttavia, possono risultare talvolta fuorvianti.
CONDUTTIVITÀ IDRAULICA, V. PERMEABILITÀ
CONSOLIDAMENTO
Procedimento con il quale si modificano o si migliorano una o più caratteristiche del
terreno (quali per esempio la permeabilità, la resistenza a taglio, la rigidezza) mediante:
riduzione delle pressioni interstiziali, apporto di energia, (per es. addensamento per
vibrazione), apporto di materia (per es. iniezione di miscela cementizia), inserimento o
installazione di elementi resistenti (per es. bullonatura).
Con riferimento a un ammasso di terreni o di rocce, gli interventi di consolidamento
mirano a migliorare il margine di sicurezza nei riguardi della rottura, o a limitare gli
spostamenti, ad assicurare la tenuta, e così via.
8
Da non confondere con il termine CONSOLIDAZIONE.
CONSOLIDAZIONE
Processo di variazione (nel tempo) del volume del terreno, causata dalla variazione degli
sforzi efficaci conseguente alla dissipazione o all’esaurimento delle sovrappressioni
interstiziali.
Se le sovrappressioni interstiziali iniziali sono positive, dai pori del terreno viene
espulsa acqua; il volume dei pori si riduce causando la riduzione di volume del terreno.
Se invece le sovrappressioni interstiziali iniziali sono negative, il terreno assorbe acqua
dall’ambiente o da altre parti dell’ammasso, il volume dei pori aumenta, e il volume del
terreno aumenta di conseguenza.
A processo di consolidazione esaurito, le pressioni interstiziali attingono i valori relativi
alla situazione stazionaria finale, il contenuto d’acqua del terreno e la porosità risultano
modificati rispetto ai valori antecedenti all’inizio del processo.
Le sovrappressioni interstiziali possono essere indotte da azioni di vari tipi sul terreno,
come per esempio l’applicazione di carichi, l’esecuzione di scavi, gli interventi di
drenaggio, le modificazioni delle condizioni al contorno.
Le sovrappressioni interstiziali possono dissiparsi o esaurirsi, e può aver luogo perciò il
processo di consolidazione, solo se le condizioni al contorno lo consentono; per es. se
un banco di terreno esteso indefinitamente in direzione orizzontale è delimitato
superiormente e inferiormente da membrane impermeabili non si può sviluppare alcun
processo di consolidazione.
Il termine CONSOLIDAZIONE non è sinonimo di
tutto differente.
CONSOLIDAMENTO
che ha significato del
CONTENUTO D’ACQUA, w
È il rapporto adimensionale tra il peso Pw dell’acqua interstiziale (contenuta nei pori del
terreno o della roccia) di un volume di terreno e il peso Ps della materia solida
contenuta nel medesimo volume.
w=
Pw
Ps
Il volume di terreno considerato per definire il w è arbitrario, ma dev’essere comunque
significativo tenuto conto delle dimensioni delle particelle o degli elementi che
compongono il terreno o la roccia.
9
Il contenuto d’acqua può essere espresso anche come percentuale; in tal caso occorre
precisarlo.
La grandezza w ha limite inferiore 0, non ha limite superiore. Può risultare, quindi,
maggiore di 1 (ovvero del 100%).
Il contenuto d’acqua del terreno nello stato in cui esso si rinviene in situ, in un dato
istante, si definisce contenuto naturale d’acqua (in quell’istante).
Non confondere il termine in esame col contenuto d’acqua volumetrico, che ricorre
nella Meccanica dei mezzi parzialmente saturi.
Si consiglia di evitare termini vaghi come “umidità”, “tenore d’acqua” e simili.
CONTRAENZA, V. DILATANZA
COSTITUZIONE DEL SOTTOSUOLO
Sinonimo di “costituzione del terreno”.
Insieme ordinato dei vari strati, lenti, lembi, (in breve: elementi costitutivi) di terreni o
di rocce che formano il sottosuolo (nell’ambito del volume di interesse).
La costituzione del sottosuolo è nota se si conoscono almeno la natura, la
conformazione, le dimensioni e la posizione degli elementi costitutivi e i loro rapporti
mutui, e l’assetto strutturale.
Il grado di conoscenza (di dettaglio) della costituzione del sottosuolo dev’essere
commisurato al problema di ingegneria in esame.
CROLLO, V. FRANA
CURVA GRANULOMETRICA
Descrive la distribuzione degli elementi (grani o particelle) di una roccia sciolta in
funzione della loro dimensione, quasi sempre definita come dimensione o diametro
equivalente.
La composizione granulometrica può definirsi anche nel caso di rocce lapidee, purché
siano riconoscibili e misurabili i singoli grani.
È una curva di accumulazione; come tale non può presentare minimi.
10
Ogni punto della curva ha come ascissa il generico diametro di e come ordinata, pi, la
percentuale in peso secco del materiale costituito dal sottoinsieme di particelle aventi
diametro minore di di; pi è denominata percentuale di passante in peso.
Dato l’intervallo di diametri di-dj, con di>dj, e i corrispondenti valori del passante pi, pj
(pi ≥ pj) si definisce frazione granulometrica f (di-dj ) la differenza pi-pj. La frazione
sabbiosa si ottiene per di=2mm e dj=0.06mm. In modo analogo si definiscono la
frazione limosa (di=0.06mm, dj=0.002mm), la frazione ghiaiosa (di=2mm, dj=200mm).
La frazione argillosa è la percentuale di passante in peso corrispondente a di=0.002mm.
CURVA
VERGINE
È la curva che rappresenta la relazione tra indice di porosità, e, e la tensione verticale
efficace σ′v - derivante dal peso proprio del terreno - per terreno normalconsolidato in
condizioni di deformazione monodimensionale.
DENSITÀ
È la massa per unità di volume.
Da non confondere col PESO SECCO DELL’UNITÀ DI VOLUME.
DENSITÀ
RELATIVA, Dr
Si definisce come segue:
Dr =
emax − e
emax − emin
essendo
Dr
emax, emin
e
la densità relativa o indice di addensamento;
i valori dell’indice di porosità massima e minima definiti operativamente;
l’indice di porosità del terreno.
11
DILATANZA
La variazione di volume, dei mezzi particellari, indotta da sollecitazioni tangenziali.
Talvolta si indica con dilatanza – in senso stretto – l’aumento, e con contraenza la
riduzione di volume.
EQUIPOTENZIALE, V. ISOPIEZICA
EROSIONE INTERNA, V. SIFONAMENTO
FALDA ACQUIFERA, V. FALDA IDRICA
FALDA IDRICA
È sinonimo di “falda acquifera”.
Il termine falda idrica è utilizzato con due significati differenti.
Nel campo della Geotecnica si intende per falda un corpo d’acqua sotterranea che
permea terreni e rocce in modo che vi sia continuità tra l’acqua del generico poro o
interstizio e quella dei pori adiacenti.
Si noti espressamente che in questa accezione del termine falda non si fa alcun
riferimento all’emungibilità di acqua dal sottosuolo. L’esistenza della falda non implica
l’emungibilità; quest’ultima dipende dalla permeabilità del terreno.
Secondo un’altra accezione il termine falda viene spesso considerato come sinonimo di
“acquifero” ossia di volume di terreno, al di sotto della superficie terrestre, nel quale è
immagazzinata acqua in quiete o in movimento suscettibile di essere estratta in quantità
apprezzabile, per usi agrari, potabili o industriali, per esempio mediante pozzi; secondo
questa interpretazione la falda è una risorsa idrica.
Conviene ricordare che il terreno è un sistema particellare multifase e perciò poroso; in
un sistema siffatto l’acqua interstiziale o di porosità costituisce un mezzo continuo,
ancorché pluriconnesso: se si applica, ad esempio, una pressione al liquido interstiziale
(considerato incomprimibile) in corrispondenza della superficie libera della falda tale
pressione si trasmette pressoché istantaneamente a tutto il liquido, anche a grande
profondità dalla superficie libera medesima.
L’emungimento di acqua dal sottosuolo induce modificazioni del regime delle pressioni
interstiziali e delle tensioni efficaci con conseguenti possibili deformazioni e cedimenti
del terreno.
12
Si noti che l’emungimento non sempre causa l’abbassamento della superficie libera
della falda.
FONDAZIONE
Struttura resistente (eventualmente costituita da più elementi resistenti) interposta tra
terreno e sovrastruttura con la finalità di:
ancorare stabilmente al terreno la sovrastruttura, trasferendo - in sicurezza - al
terreno i carichi derivanti dal peso proprio e dalle azioni applicate alla
sovrastruttura (carichi e forze, incluse quelle d’inerzia, spinte e cosi via);
ripartire i carichi predetti in modo da evitare la rottura del complesso terrenofondazione-sovrastruttura;
contenere entro limiti accettabili - in relazione alla funzionalità dell’opera - i
cedimenti assoluti e differenziali e le distorsioni della sovrastruttura.
In genere si distinguono le fondazioni dirette dalle fondazioni profonde.
Fondazioni dirette
Sono quelle sostenute dal terreno presente in prossimità e al di sotto del loro piano di
posa, ovvero fondazioni per le quali le reazioni del terreno sono applicate in prossimità
della sovrastruttura.
Le fondazioni dirette aventi piano di posa a profondità nulla o piccola dal piano
campagna si denominano fondazioni superficiali.
Esempi:
Fondazione su travi continue poggiate sul piano campagna o a profondità di qualche
metro (fondazione diretta e superficiale).
Fondazione su platea di un edificio con cinque piani interrati (fondazione diretta ma non
superficiale).
Fondazioni profonde
Le fondazioni per le quali le reazioni del terreno sono applicate a una certa profondità
rispetto alla parte utile della sovrastruttura.
Esempi : Fondazione mediante pali, mediante pozzi.
13
FONDAZIONI DIRETTE, V. FONDAZIONE
FONDAZIONI PROFONDE, V. FONDAZIONE
FONDAZIONI SUPERFICIALI, V. FONDAZIONE
FRANA
Spostamento di una massa di terreno (o di roccia), delimitata dalla superficie
topografica del versante e dalla superficie di rottura o da una “fascia di taglio”
(superficie di scivolamento, superficie di distacco), caratterizzato da movimenti verso
l’esterno (rispetto al versante) generalmente diretti verso il basso.
Se la massa di terreno postasi in movimento non perde il contatto col terreno sottostante
si ha lo scivolamento, altrimenti si ha il ribaltamento o il crollo.
La massa in movimento si denomina comunemente corpo di frana.
Il termine frana si impiega sia per indicare il processo di deformazione e rottura che
causa lo spostamento di massa, sia il risultato o il prodotto di tale processo ossia
l’evento.
FRAZIONE
ARGILLOSA, V. CURVA GRANULOMETRICA
FRAZIONE
GHIAIOSA, V. CURVA GRANULOMETRICA
FRAZIONE
GRANULOMETRICA, V. CURVA GRANULOMETRICA
FRAZIONE
LIMOSA, V. CURVA GRANULOMETRICA
FRAZIONE SABBIOSA, V. CURVA GRANULOMETRICA
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FRONTE
DI SCAVO
Superficie, di estensione finita, trasversale (e in particolare normale) alla direzione di
avanzamento dello scavo.
Si forma mediante escavazione a cielo aperto o in sotterraneo.
Il fronte di scavo di una galleria separa il tratto di galleria scavato dal tratto da scavare.
Durante il lavoro il fronte di scavo si sposta progressivamente, ossia “avanza”.
La superficie laterale dello scavo, parallela alla direzione di avanzamento, si definisce
parete di scavo.
GEOTECNICA
Scienza che studia su basi fisico-matematiche le proprietà fisiche e meccaniche e il
comportamento meccanico dei terreni e delle rocce, nella loro sede naturale o come
materiali da costruzione.
Comprende, tra l’altro, i metodi sperimentali pertinenti, i metodi di ricerca
fondamentali, teorici ed empirici, necessari per studiare le caratteristiche e il
comportamento dei terreni.
Le principali finalità della Geotecnica sono la previsione del comportamento meccanico
dei terreni e delle opere con essi interagenti, conseguente all’applicazione di azioni e
all’attuazione di interventi di vario genere (carichi, forze di massa e di volume, scavi
all’aperto e in sotterraneo, modifiche delle condizioni al contorno, interventi di
consolidamento, interventi di stabilizzazione, immissione nel terreno di inquinanti, e
così via), e la progettazione delle opere e dei manufatti dei quali il terreno costituisce
parte essenziale, finalizzata a garantire la sicurezza, la funzionalità e la durabilità del
sistema opere-terreno.
La Geotecnica è una disciplina dell’Ingegneria.
Nell’ambito universitario le discipline geotecniche comprendono tra l’altro:
Consolidamento dei terreni, Costruzioni di materiali sciolti, Costruzioni in sotterraneo,
Dinamica delle terre e delle rocce, Fondazioni, Geotecnica, Geotecnica marina,
Geotecnica nella difesa del territorio, Indagini e controlli geotecnici, Meccanica delle
rocce, Meccanica delle terre, Opere di sostegno, Sperimentazione geotecnica, Stabilità
dei pendii.
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GHIAIA
Roccia sciolta formata da elementi (grani o particelle) con diametro equivalente d
compreso tra 2 e 200mm (cfr. AGI, 1975).
GIACITURA
Orientazione o disposizione di una superficie ovvero di una sua caratteristica geometrica
caratterizzante, ad es. la retta di massima pendenza, o di un elemento geometrico
definito, rispetto a un assegnato sistema di riferimento, di regola fisso.
GRADO
DI SATURAZIONE, S
Rapporto tra il volume, Vw, dell’acqua che permea una porzione di terreno e il volume
Vv dei vuoti in essa presenti
S=
Vw
Vv
Può variare tra zero e l’unità.
INDICE
DI ADDENSAMENTO, V. DENSITÀ RELATIA, Dr
INDICE
DI COMPRESSIBILITÀ INTRINSECA, V. INDICE DEI VUOTI, Iv
INDICE
DI LIQUIDITÀ, IL
Si determina in funzione dei limiti di Atterberg
IL =
wn − w p
wl − w p
essendo
wn
wl
wp
il contenuto naturale d’acqua
il limite di liquidità
il limite di plasticità
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INDICE
DI PLASTICITÀ, Ip
Differenza tra limite di liquidità e limite di plasticità
I p = wl − w p
essendo
wl
wp
il limite di liquidità
il limite di plasticità
INDICE DI POROSITÀ, e
Rapporto tra il volume dei vuoti, Vv, e il volume occupato dalla sostanza solida, Vs, di
una porzione di terreno.
e=
Vv
Vs
Evitare l’uso di termini come “indice dei pori”, “rapporto dei pori”, “indice dei vuoti”.
Si noti che quest’ultimo termine viene usato con altro significato (v. INDICE DEI VUOTI,
Iv).
INDICE
DI POROSITÀ INTRINSECA RELATIVA V. INDICE DEI VUOTI, Iv
INDICE
DEI VUOTI, Iv
Introdotto da Burland (1990); è denominato anche indice di porosità intrinseca relativa
Iv =
essendo
e
*
*
e100
,e1000
C c*
(e − e )
(e
*
100
*
100
*
1000
−e
)
=
*
e − e100
Cc*
indice di porosità corrente
gli indici di porosità del materiale ricostituito (a partire da contenuti
d’acqua compresi tra wl e 1.5wl e sottoposto per la prima volta a
compressione monodimensionale) in corrispondenza di pressioni
verticali efficaci di 100 e 1000 kPa, rispettivamente.
l’indice di compressibilità intrinseca, pari a
17
*
*
− e1000
(e100
)
(log10 1000 − log10 100)
*
*
= e100
− e1000
ISOCRONA
Curva che rappresenta la distribuzione – lungo una linea assegnata – dei valori di una
grandezza (come per esempio la sovrappressione interstiziale) a un dato istante (il
medesimo per tutti i punti considerati).
ISOPIEZICA
Curva, sviluppantesi all’interno di un ammasso di terreni, di rocce o di materiali sciolti,
lungo la quale la quota piezometrica è costante.
Nei processi caratterizzati dall’esistenza di un potenziale, si definisce anche curva
equipotenziale.
LIMITE
DI LIQUIDITÀ, wl
È il contenuto d’acqua corrispondente al passaggio dallo stato plastico allo stato liquido.
Si definisce operativamente, come:
a) il contenuto d’acqua per il quale un solco, eseguito con un attrezzo standardizzato,
su un campione di terreno contenuto nella coppa dell’apparecchio di Casagrande si
richiude per la lunghezza di 13 mm dopo 25 cadute consecutive della coppa
dall’altezza di 1 cm su una base standardizzata;
oppure come:
b) quel contenuto d’acqua in corrispondenza del quale un cono di dimensioni
standardizzate (apertura di 30°, altezza di 35mm, con peso complessivo di 80 g
compreso lo stelo cui è collegato), inizialmente in contatto con la superficie del
terreno penetra in quest’ultimo per 20 mm, dopo 5 secondi dallo sgancio del cono.
Le due definizioni si riferiscono, rispettivamente, al metodo di Casagrande e al metodo
del cono. Con i due metodi si ottiene lo stesso valore di wl; il metodo del cono, tuttavia,
fornisce risultati pressoché indipendenti dall’operatore.
Il wl si determina sul passante allo staccio con lato delle maglie di 0,425 mm.
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Il wl cresce proporzionalmente alla frazione argillosa, a parità di composizione
mineralogica, e alla superficie specifica delle particelle argillose
Tutti i terreni a grana fina, in corrispondenza del limite di liquidità, presentano la stessa
resistenza a taglio di 1,7-2 kPa, la stessa suzione (6 kPa circa), lo stesso coefficiente di
permeabilità all’acqua (1-3 10-7 cm/s).
Si sconsiglia l’impiego del termine “limite liquido”.
LIMITE
DI PLASTICITÀ, wp
Indica il passaggio dallo stato plastico allo stato semisolido.
È il contenuto d’acqua minimo per il quale un terreno a grana fina si può ancora
modellare con le mani in bastoncini con diametro di 3mm senza sgretolarsi.
Si determina sul passante allo staccio con lato delle maglie di 0,425 mm.
In corrispondenza del wp la resistenza a taglio risulta approssimativamente 100 volte più
alta di quella corrispondente al limite di liquidità.
Si sconsiglia l’impiego del termine “limite plastico”.
LIMITE
DI RITIRO, ws
È il contenuto d’acqua al di sotto del quale l’essiccamento del terreno avviene senza
variazioni di volume.
Indica il passaggio dallo stato semisolido allo stato solido.
LIMO
Roccia sciolta formata da particelle con diametro equivalente d compreso tra 0.06 e
0.002 mm (cfr. AGI, 1975).
MARGINE
MASSA
DI SICUREZZA V. COEFFICIENTE DI SICUREZZA, F
SPECIFICA RELATIVA, G V. PESO SPECIFICO DEL TERRENO
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NORMALCONSOLIDATO
Qualificazione di terreno che non è stato mai assoggettato a tensione verticale efficace
di compressione maggiore di quella agente attualmente (nello stesso punto) e derivante
da peso proprio.
PENDIO
Si distinguono i pendii naturali da quelli artificiali.
Pendio naturale
Parte della crosta terrestre delimitata da una superficie inclinata.
Il termine può indicare soltanto la superficie inclinata (non orizzontale) di un versante,
delle sponde di una vallata, di una collina o di una montagna, oppure il corpo di terreni
e rocce delimitate superiormente da tale superficie.
L’inclinazione del pendio generalmente non è costante.
Pendio artificiale
Denominato anche taglio o scarpata. È un pendio creato incidendo con uno scavo un
banco di terreni o rocce oppure un pendio naturale.
PENDIO
ARTIFICIALE, V. PENDIO
PENDIO
NATURALE, V. PENDIO
PERMEABILITÀ
È la proprietà o capacità dei terreni e delle rocce di lasciarsi attraversare dai fluidi.
Per caratterizzare tale capacità si ricorre al coefficiente di permeabilità, k, che è definito
dal rapporto tra la velocità nominale secondo Darcy, v, di filtrazione del fluido
permeante che si considera - per es. acqua - nel generico punto del terreno o nella roccia
e la cadente piezometrica, i, nel medesimo punto.
È inteso che i è valutata secondo la direzione di v.
20
k in generale varia con la direzione (anisotropia); è possibile definire un tensore di
permeabilità.
k dipende dalla temperatura e dalla viscosità cinematica del permeante, ma si può
definire un coefficiente di permeabilità assoluta o intrinseca indipendente dalla viscosità
del fluido permeante.
Occorre sempre specificare la natura del fluido; si parlerà quindi di coefficiente di
permeabilità all’acqua, coefficiente di permeabilità all’aria, e ad altri fluidi.
Il coefficiente di permeabilità all’acqua si definisce anche conduttività idraulica.
PESO DELL’UNITÀ DI VOLUME, γ
Rapporto tra il peso totale (comprensivo del peso delle fasi solida, liquida e aeriforme) e
il volume di una porzione di terreno.
S’intende che il volume è quello delimitato dalla superficie chiusa che racchiude la
porzione di terreno considerata, ossia il volume totale.
Se il terreno è saturo d’acqua il peso dell’unità di volume si indica con γsat.
PESO DELL’UNITÀ DI VOLUME IMMERSO IN ACQUA, γ′
Differenza tra il peso dell’unità di volume del terreno saturo d’acqua, γsat, e il peso
specifico dell’acqua, γw .
γ ′ = γsat − γw
PESO SECCO DELL’UNITÀ DI VOLUME, γd
Rapporto tra il peso della sostanza solida e il volume totale di una porzione di terreno.
Si indica anche come peso dell’unità di volume del terreno secco.
Termini come “densità secca” sono da evitare.
21
PESO
SPECIFICO DELL’ACQUA, γw
Rapporto tra peso e volume di una massa d’acqua.
Se l’acqua non può considerarsi monofase (per es. a causa della presenza di altre
sostanze disciolte in maniera non completa) si deve utilizzare il termine peso dell’unità
di volume dell’acqua.
Il peso specifico dell’acqua varia con la temperatura.
PESO
SPECIFICO DEL TERRENO, γs
Rapporto tra il peso e il volume della sostanza solida di un’assegnata massa di terreno o
roccia. Il volume della sostanza solida equivale al volume che quest’ultima occuperebbe
- nelle stesse condizioni fisiche - se fosse del tutto priva di vuoti o interstizi.
Si noti che il peso specifico di un dato terreno o roccia varia con l’accelerazione di
gravità.
Allo scopo di prescindere dall’accelerazione di gravità si può introdurre la MASSA
SPECIFICA RELATIVA G definita come rapporto tra il peso specifico γs e il peso specifico
dell’acqua pura a 4 °C.
La stessa proprietà del terreno è talvolta indicata come “peso specifico dei grani”, “peso
specifico dei granelli” e simili che si consiglia di dismettere.
PIANO DI POSA
(di fondazioni, di rilevati)
È la superficie d’interfaccia tra la base del manufatto e il terreno.
Può essere orizzontale, inclinata, a gradini.
Nel caso di strutture dotate di fondazioni profonde, per es. pali, conviene distinguere
esplicitamente il piano di posa della struttura di collegamento delle teste dei pali dal
piano di posa su cui insiste la punta dei pali.
POROSITÀ, n
Rapporto tra il volume Vv dei pori (o vuoti o interstizi) e il volume totale V di una
porzione di terreno.
22
n=
Vv
V
Può variare tra 0 e 1.
POROSITÀ CRITICA
È la porosità alla quale un mezzo particellare si deforma per effetto di sollecitazioni
tangenziali senza subire variazioni di volume.
PRESSIONE
DI SOVRACONSOLIDAZIONE
Tensione verticale efficace massima alla quale il terreno, nel punto considerato, è stato
sottoposto nel passato.
Si può determinare con l’analisi dei risultati di prove di compressione edometrica, per
es. col metodo di Casagrande. Si può stimare in via approssimativa sulla base della
conoscenza approfondita dell’evoluzione geologica della zona in esame.
PROPRIETÀ
INDICI DEI TERRENI
Proprietà dei terreni, definite univocamente - talvolta operativamente - e determinate
per mezzo di prove relativamente semplici dette prove di identificazione.
Servono per caratterizzare dal punto di vista fisico i terreni e per descriverli in modo
obiettivo e ripetibile.
Tra le principali proprietà indici si ricordano: la porosità, l’indice di porosità, il peso
specifico, il peso dell’unità di volume, il contenuto d’acqua, i limiti di consistenza o di
Atterberg.
PRESSIONE
INTERSTIZIALE
Pressione nel liquido presente negli interstizi (pori, vuoti) e nelle discontinuità del
terreno e delle rocce.
Ci si riferisce al liquido “in massa”, con esclusione della pellicola adsorbita.
Se non diversamente specificato, è intesa come pressione relativa (pari alla pressione
assoluta diminuita della pressione atmosferica).
Per lo studio di alcuni problemi, come la cavitazione, conviene fare riferimento alla
pressione interstiziale assoluta.
23
Il termine pressione interstiziale ha lo stesso significato di pressione neutra, ma è più
preciso e non reca implicazioni sugli effetti fisici e meccanici del liquido permeante.
Quando si vuole esplicitare che si tratta di pressione dell’acqua che riempie i giunti o le
discontinuità (specialmente di rocce lapidee) conviene indicarla come pressione
interstiziale in corrispondenza del giunto.
Si raccomanda di non usare i termini “pressione dei pori”, “pressione del giunto” errati e
privi di significato.
PRESSIONE
NEUTRA, V. PRESSIONE INTERSTIZIALE
PROVE DI IDENTIFICAZIONE, V. PROPRIETÀ INDICI DEI TERRENI
RESISTENZA A TAGLIO
La massima sollecitazione o tensione tangenziale che un materiale, del quale è costituito
un corpo, è in grado di sopportare su una superficie di giacitura assegnata passante per il
generico punto del corpo stesso, ossia la massima sollecitazione (tensione) tangenziale
che occorre applicare su quel piano per provocare ivi la rottura per taglio del materiale
(terreno, roccia).
Si distinguono la resistenza a taglio disponibile e la resistenza a taglio mobilitata.
La resistenza a taglio disponibile è la resistenza a taglio che il materiale può fornire
nelle assegnate condizioni. La specificazione “disponibile” è rafforzativa, ma
pleonastica.
La resistenza a taglio mobilitata è la parte della resistenza a taglio (disponibile)
strettamente necessaria per l’equilibrio della massa di terreno e del corpo che si
considera; coincide quindi numericamente, ma non concettualmente, con la
sollecitazione tangenziale corrispondente.
RESISTENZA
A TAGLIO DISPONIBILE, V. RESISTENZA A TAGLIO
RESISTENZA
A TAGLIO MOBILITATA, V. RESISTENZA A TAGLIO
RESISTENZA NON-DRENATA
È la resistenza a taglio del terreno, saturo d’acqua, in condizione non-drenata, ossia la
resistenza che si misura quando si porta il terreno a rottura senza consentire
24
l’esaurimento o la dissipazione delle sovrappressioni interstiziali (o neutre), indotte
dalle sollecitazioni tangenziali applicate.
Dipende dallo stato tensionale efficace iniziale (e quindi dalla porosità iniziale del
terreno), dai parametri di resistenza a taglio c′ e ϕ′ (coesione intercetta e angolo di
resistenza a taglio rispettivamente), dal coefficiente di pressione interstiziale a rottura Af.
RESISTENZA
RESIDUA
È la minima resistenza a taglio del terreno su una superficie piana sulla quale agisce una
data tensione efficace (costante); si raggiunge quando lo spostamento relativo in
corrispondenza della predetta superficie è grande e tale che la resistenza a taglio non
varia più con l’intensità dello spostamento.
L’intensità dello spostamento relativo necessario per raggiungere la condizione di
resistenza residua dipende dalla natura del terreno e dal valore della tensione normale
efficace.
La resistenza residua, a parità di altre condizioni, è più bassa di quella corrispondente
alla porosità critica nel caso dei terreni con apprezzabile frazione argillosa; in
quest’ultimo caso le particelle argillose si isoorientano lungo la superficie di
scivolamento secondo la direzione dello spostamento relativo impresso.
La resistenza a taglio secondo direzioni diverse da quella dello spostamento relativo
impresso è in genere più alta di quella residua.
La resistenza residua è indipendente dalla storia tensionale e deformazionale pregressa
del terreno.
RIBALTAMENTO, V. FRANA
RIMANEGGIAMENTO
Processo meccanico che produce sul terreno il danneggiamento o la distruzione
dell’assetto e dei legami diagenetici delle particelle che lo costituiscono, e la distruzione
della struttura (sia di quella originaria sia di quella acquisita successivamente).
Il rimaneggiamento comporta, di solito, la riduzione della resistenza a taglio del terreno.
Può essere prodotto da cause naturali (frane, spostamenti tettonici) o artificiali
(carotaggio inadeguato, lavorazione con spatola, compattazione, gettiniezione, e così
via).
25
RIVESTIMENTO (DI GALLERIE)
Struttura resistente posta in contatto della parete di scavo della galleria con funzione di
sostegno della parete stessa.
Il rivestimento può, talvolta, avere semplice funzione di regolarizzazione della parete di
scavo, o solo architettonica quando l’ammasso è in grado di autosostenersi.
Può essere provvisorio o definitivo.
ROCCIA
Aggregato di minerali, di una o più specie, avente composizione chimica e mineralogica
relativamente costante.
Si denomina roccia lapidea se non si disgrega quando viene sottoposta a una serie
standardizzata di cicli di imbibizione e di essiccamento, altrimenti si definisce sciolta.
Le rocce sciolte nel linguaggio corrente sono frequentemente indicate come terreni.
Si distinguono, inoltre, le rocce semplici, costituite di un solo minerale, dalle rocce
composte costituite di minerali diversi.
ROCCIA
LAPIDEA, V. ROCCIA
ROCCIA SCIOLTA, V. ROCCIA
SABBIA
Roccia sciolta formata da elementi con diametro equivalente d compreso tra 2 e 0.06
mm (cfr. AGI, 1975).
Si distinguono:
la sabbia fina
la sabbia media
la sabbia grossa
0.06<d<0.2
0.2 <d<0.6
0.6<d<2mm.
26
SCARPATA
Superficie esterna inclinata, creata artificialmente, del terreno di opere e di manufatti di
materiali sciolti (come rilevati e argini) di scavi.
Cfr anche PENDIO.
SCHELETRO
SOLIDO DEL TERRENO
È l’insieme delle particelle solide, in mutuo contatto in corrispondenza di punti o aree di
contatto (intergranulare o interparticellare).
È capace di trasmettere forze normali e tangenziali, attraverso le aree di contatto
interparticellari.
Nei terreni argillosi le forze normali e tangenziali non si trasmettono soltanto attraverso
i punti di contatto delle particelle, ma anche con una complessa interazione chimicofisica.
Il volume dello scheletro solido è pari a quello racchiuso dalla superficie esterna che lo
delimita idealmente; è, quindi, ben diverso dalla somma dei volumi delle singole
particelle solide.
SCIVOLAMENTO V. FRANA
SIFONAMENTO
Fenomeno che si può verificare in presenza di moti di filtrazione nel terreno, per effetto
delle forze di filtrazione (forze di volume equivalenti alle azioni esercitate dall’acqua in
movimento sulla superficie delle particelle costituenti il terreno).
Si distingue il sifonamento di massa dal sifonamento tubolare.
Il sifonamento di massa si ha nella zona di sbocco del moto all’esterno e al di sotto di
essa quando il vettore velocità di filtrazione dell’acqua nel terreno presenta componente
verticale diretta dal basso verso l’alto, se il gradiente piezometrico raggiunge il valore
critico. In tali condizioni le pressioni efficaci - nell’ambito del volume di terreno
interessato dal fenomeno - si annullano; di conseguenza la resistenza a taglio si annulla
(se il terreno è privo di coesione) e le particelle di terreno vengono trascinate verso l’alto
tumultuosamente e spesso in modo incontrollabile. Il valore critico del gradiente
piezometrico, icrit , è dato dal rapporto γ ′ /γw, essendo γ ′ = γsat −γw il peso dell’unità di
volume di terreno immerso in acqua e γw il peso specifico dell’acqua.
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Il sifonamento tubolare si ha quando nel terreno si forma un condotto o una cavità di
piccola sezione trasversale per erosione interna. Quest’ultima inizia, generalmente,
dalla zona di sbocco delle filtrazioni all’esterno e si propaga retrogressivamente e quasi
sempre invisibilmente nel terreno.
Il fenomeno si innesca più frequentemente in corrispondenza di interfacce tra terreni e
opere, discontinuità, lesioni, fratture.
Entrambi i tipi di sifonamento producono effetti severissimi sulla stabilità e risultano
non di rado catastrofici.
SIFONAMENTO
DI MASSA, V. SIFONAMENTO
SIFONAMENTO
TUBOLARE, V. SIFONAMENTO
SOVRACONSOLIDATO
Qualificazione di terreno che nel passato è stato assoggettato a tensione verticale
efficace di compressione maggiore di quella agente attualmente (nello stesso punto) e
derivante da peso proprio.
Differenti sono le cause della sovraconsolidazione: erosione degli strati di terreno
sovrastanti al punto considerato, scioglimento di ghiacciai che prima sormontavano il
terreno in esame, variazioni del livello della falda idrica, essiccamento, etc.
Anche se il termine si considera spesso sinonimo di preconsolidato, conviene
distinguere la sovraconsolidazione, che è un processo naturale, dalla preconsolidazione
che può essere artificiale. Conviene, per es., dire che si è previsto di preconsolidare ma
non di sovraconsolidare un banco di terreno per mezzo di un rilevato di precarica.
SOVRAPPRESSIONE
INTERSTIZIALE
È la differenza tra la pressione interstiziale esistente in un punto materiale del terreno al
generico istante t e la pressione interstiziale che agirà nello stesso punto al tempo t → ∞.
In altri termini è l’”eccedenza” di pressione al tempo t rispetto alla condizione
stazionaria finale.
Interviene nei processi di consolidazione, e di filtrazione (in mezzi a scheletro solido
indeformabile) in condizioni di moto vario o transitorio.
La sovrappressione interstiziale iniziale è quella relativa all’istante t0 di inizio del
processo che si considera.
28
Nell’analisi dei processi di dissipazione delle sovrappressioni interstiziali, se gli
spostamenti del generico punto del terreno possono ritenersi piccoli, si può fare
riferimento alle coordinate geometriche della configurazione indeformata, iniziale,
anziché alle coordinate materiali (lagrangiane).
Se il regime di pressioni interstiziali iniziale (per t = t0 -.dt) è stazionario (e in particolare
idrostatico) e se le condizioni al contorno (esterne e interne) del processo di filtrazione o
di consolidazione non vengono modificate, la distribuzione finale delle pressioni
interstiziali coinciderà con quella anteriore all’inizio del processo di filtrazione o di
consolidazione.
Può accadere che la situazione per t = t0 - dt non sia stazionaria, e che a partire
dall’istante t0 si inneschi un altro processo transitorio. Per esempio: terreno in corso di
consolidazione per effetto della costruzione di un rilevato, applicazione di un
sovraccarico al rilevato quando il processo di consolidazione dei terreni di fondazione
innescato dalla costruzione del rilevato stesso non è ancora esaurito. In tali casi può
essere opportuno distinguere due componenti della sovrappressione interstiziale, ferma
restando la definizione di sovrappressione interstiziale.
Se il secondo processo transitorio che si sovrappone e interagisce col primo comporta o
deriva da variazioni delle condizioni al contorno, si deve precisare, caso per caso, a
quale condizione finale si fa riferimento nella valutazione delle sovrappressioni
interstiziali relative al generico istante t.
Il termine ha lo stesso significato di sovrappressione neutra.
Sono da evitare termini come “eccesso di pressione interstiziale”.
SPINTA
Può agire su un’opera di sostegno, sulla spalla di un ponte, su un elemento strutturale,
su un manufatto di materiali sciolti, sul rivestimento di una galleria.
È il risultante (vettore) delle azioni che due corpi in contatto si scambiano
vicendevolmente.
L’intensità e la direzione della spinta dipendono dalle caratteristiche geometriche e
meccaniche dei corpi in contatto e delle superfici di contatto.
Per determinare la spinta è necessario, nel caso generale, risolvere un problema di
interazione terreno-struttura.
Nel caso dei muri di sostegno e delle paratie si suole distinguere la spinta attiva dalla
spinta o resistenza passiva, dalla spinta a riposo.
Nel caso di opere di sostegno a paramento interno verticale si ha spinta a riposo se le
deformazioni orizzontali del terreno a ridosso dell’opera sono nulle; si ha spinta attiva
se il terreno si espande in direzione orizzontale subendo deformazioni laterali tali da
29
mobilitare interamente la resistenza del terreno; si ha spinta passiva se il terreno a
ridosso dell’opera si comprime in direzione orizzontale subendo deformazioni di
compressione tali da mobilitare tutta la resistenza disponibile del terreno. Sono possibili
valori intermedi in dipendenza dell’intensità delle deformazioni laterali.
SPINTA
A RIPOSO, V. SPINTA
SPINTA
ATTIVA, V. SPINTA
SPINTA
PASSIVA, V. SPINTA
SPOSTAMENTO
Vettore che collega la posizione iniziale del generico punto a quella assunta dallo stesso
a seguito di modifiche di configurazione, di deformazioni, di distorsioni o al moto del
corpo che si considera.
Comprende generalmente spostamenti dovuti alla deformazione del corpo e spostamenti
rigidi.
Si distinguono:
spostamenti assoluti, misurati rispetto a un sistema di riferimento fisso; spostamenti
relativi o differenziali, di un punto rispetto a un altro, appartenenti o meno al medesimo
corpo; spostamenti immediati, di pura distorsione, senza variazioni di volume;
spostamenti di consolidazione, dovuti alla consolidazione, associati a variazioni di
porosità del terreno.
Lo spostamento totale si definisce come somma dello spostamento immediato e dello
spostamento di consolidazione.
Nelle applicazioni si considerano gli spostamenti del piano limite del terreno, quelli di
punti interni del terreno, quelli del piano di posa di un’opera.
La componente verticale dello spostamento si definisce cedimento.
Non si confondano gli spostamenti con le deformazioni.
SUBSIDENZA
Abbassamento del terreno esteso ad aree relativamente ampie.
30
Se il processo di abbassamento è relativamente brusco si impiega il termine
sprofondamento.
Tra le cause principali dei fenomeni di subsidenza si possono citare: l’emungimento di
fluidi (liquidi o gas) dal sottosuolo; le fluttuazioni della falda idrica; l’escavazione
sotterranea di materiale su grandi aree (per es. attività mineraria); processi di erosione
interna dei terreni; processi di soluzione delle rocce; processi di consolidazione da peso
proprio di estesi depositi di terreni di recente deposizione; collasso di cavità sotterranee;
attività vulcanica e tettonica.
Nel caso dei cedimenti del piano campagna (p.c.) causati dallo scavo di gallerie
conviene adottare le espressioni deformata del p.c., profilo d’abbassamento, conca di
depressione, piuttosto che subsidenza.
SUOLO
Parte superficiale del terreno, di interesse pedologico o agrario.
Nel campo geotecnico per evitare equivoci è preferibile non usare questo termine;
oppure occorre specificare che si tratta di suolo agrario.
TENSIONE
DEVIATORICA
Differenza tra le tensioni principali massima e minima
TENSIONE EFFICACE, σ′ij
In generale, nel caso dei terreni saturi di liquido non resistente a taglio, la tensione
normale efficace è pari alla corrispondente tensione totale diminuita della pressione
interstiziale, mentre la tensione tangenziale efficace coincide con la corrispondente
tensione tangenziale totale (essendo il liquido interstiziale non resistente a taglio). Se nel
terreno agiscono alte pressioni interstiziali negative, le relazioni predette tra tensioni
totali, tensioni efficaci e pressione interstiziale non sono più valide.
Nel caso dei terreni granulari, la tensione efficace σ′ij è data dal limite del rapporto
incrementale seguente:
σij′ = lim
∆A → 0
∆Fj′
∆A
essendo:
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∆A
l’area totale dell’elemento di superficie che si considera, di normale
uscente i;
∆F′j
la componente secondo la direzione j della risultante delle forze
intergranulari che si trasmettono attraverso i contatti tra le particelle o
attraverso le particelle stesse presenti sull’area ∆A o comunque tagliate
dall’area ∆A.
La definizione è significativa fintantoché sull’area ∆A, sufficientemente piccola, sono
presenti numerosi contatti interparticellari.
Si hanno tensioni efficaci normali e tangenziali.
La tensione efficace risulta sempre molto più piccola di quella intergranulare, essendo
l’area di contatto tra i grani soltanto una frazione molto piccola dell’area totale.
Vale il principio delle pressioni efficaci secondo il quale: a) le deformazioni dei terreni
dipendono esclusivamente dalle variazioni delle tensioni efficaci; b) la resistenza a
taglio dipende esclusivamente dalle tensioni efficaci.
TENSIONE TOTALE, σij
Definita nel modo consueto, come in Meccanica del Continuo, ossia come limite del
rapporto incrementale:
σ ij = lim
∆A→0
essendo:
∆A
∆Fj
∆F j
∆A
l’area totale della superficie che si considera, di normale uscente i
la componente secondo la direzione j delle forze che si trasmettono
attraverso ∆A, comprese quelle che si trasmettono attraverso la fase
fluida.
TERRA
Terreno (o roccia) asportato dalla sua sede naturale e utilizzato come materiale da
costruzione.
Del terreno da cui proviene conserva generalmente soltanto alcune caratteristiche, come
per es. la composizione granulometrica e mineralogica.
Per es. si dice diga di terra (non di terreno), argine di terra.
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TERRENO
Questo termine ha due diverse accezioni.
Insieme di particelle (grani, blocchi) solide, meccanicamente interagenti, nella sua sede
naturale; le particelle solide sono costituite di rocce (intatte, alterate). I terreni possono
essere formati in parte o in tutto di sostanze organiche. Se le particelle non interagiscono
o non si scambiano forze si è in presenza di sedimento, di fango, di miscela di acqua e
particelle solide, ma non di terreno.
In senso lato, sottosuolo formato di rocce sciolte e/o lapidee. In questo caso converrebbe
impiegare il termine “ammasso” di terreni, di rocce.
Per es.: terreno di fondazione di un edificio (non terra di fondazione).
TERRENO
PARZIALMENTE SATURO
Terreno con i pori in parte riempiti d’acqua e in parte di aeriforme.
Il grado di saturazione è quindi minore dell’unità: S < 1.
TERRENO SATURO D’ACQUA
Terreno con i pori o interstizi riempiti d’acqua; manca quindi la fase aeriforme.
Il grado di saturazione S è pari all’unità: S = 1.
VOLUME
DELLO SCHELETRO SOLIDO, V. SCHELETRO SOLIDO DEL TERRENO
VOLUME
DI TERRENO SIGNIFICATIVO
S’intende significativo dal punto di vista geotecnico.
Si definisce, di regola, come il volume di terreno entro il quale sono ancora significative
dal punto di vista ingegneristico le deformazioni indotte dalla costruzione di un
manufatto, dallo scavo di una galleria, dall’emungimento di acqua dal sottosuolo, e così
via.
La soglia di significatività delle deformazioni dipende dal tipo di terreno, dall’opera
considerata, dalle caratteristiche delle opere esistenti nell’intorno di quella considerata,
dal tempo, e da ogni altro fattore che può influire sul comportamento del complesso
terreno-manufatto.
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Possono darsi altri criteri per identificare il volume significativo come, per esempio, la
variazione di pressione interstiziale indotta ritenuta significativa, la concentrazione di
inquinante.
ZONA D’INFLUENZA
DI UNO SCAVO
Volume di terreno entro il quale si ritengono significativi gli effetti prodotti dallo scavo.
Tra gli effetti cui fare riferimento per delimitare tale volume possono considerarsi le
deformazioni indotte dallo scavo, le distorsioni angolari, le sovrappressioni
interstiziali, gli incrementi delle tensioni tangenziali.
L’ampiezza della zona d’influenza varia col tempo trascorso dal momento
dell’esecuzione dello scavo.
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