Particolari prove di laboratorio geotecnico permettono di riprodurre in cella, mediante prefissati percorsi di sollecitazione (stress paths), problematiche geotecniche riconducibili a situazioni reali.
La prova principe in questo caso è rappresentata dalla prova triassiale.
In questo tipo di prova, la tensione litostatica, riprodotta attraverso la pressione idrostatica, agisce simultaneamente lungo tre direzioni ortogonali sul provino cilindrico ospitato in cella. Tale pressione è detta pressione di consolidazione. Successivamente ogni situazione di carico o di scarico può essere determinata applicando uno sforzo deviatorico (DeltaSigma = Sigma 1-Sigma3, con Sigma1 > Sigma3) che modifica o solo la tensione verticale Sigma1 o solo la pressione di confinamento Sigma3 o entrambe. E’ quindi possibile controllare in cella le tensioni indotte artificialmente sul campione. Nello specifico, si tratta di una simulazione in cella di uno stato tensionale a simmetria biassiale, poiché è possibile agire solo sulla componente massima (Sigma1) e minima (Sigma3) del tensore delle sollecitazioni Sigma. La situazione è quindi del tipo Sigma1>Sigma=Sigma3.
A quali situazioni geotecniche o problematiche geologiche possono essere ricondotte le suddette prove di laboratorio? In altre parole, le sollecitazioni applicate in cella in quali situazioni reali trovano applicazione nella pratica geotecnica?
Si propongono a tale proposito alcuni esempi pratici:
- Il caso più comune è rappresentato dal carico indotto in profondità da una fondazione: i parametri geotecnici rappresentativi di questo problema geotecnico possono essere dedotti da una prova triassiale nella quale, dopo aver raggiunto la pressione di consolidazione rappresentativa della tensione litostatica presente in situ, si incrementa la pressione assiale (verticale) Sigma1 fino a raggiungere la rottura del provino;
- Sbancamento a modeste profondità: i parametri geotecnici rappresentativi di questo problema geotecnico possono essere dedotti da una prova triassiale nella quale, dopo aver raggiunto la pressione di consolidazione rappresentativa della tensione litostatica presente in situ Sigma3, essa viene mantenuta costante, mentre la tensione verticale Sigma1 viene progressivamente scaricata fino alla rottura del provino;
- Situazione di uno scavo: i parametri geotecnici rappresentativi di questo problema geotecnico possono essere dedotti da una prova triassiale nella quale, la tensione verticale Sigma1 viene mantenuta costante, mentre la pressione di confinamento Sigma3 viene progressivamente scaricata fino a raggiungere un valore pari allo sforzo deviatorico che porta il provino alla rottura;
- Struttura che sollecita lateralmente il terreno (ex. una paratia): i parametri geotecnici rappresentativi di questo problema geotecnico possono essere dedotti da una prova triassiale nella quale, la tensione verticale Sigma1 viene mantenuta costante, mentre la pressione di confinamento Sigma3 viene progressivamente incrementata fino a raggiungere un valore pari allo sforzo deviatorico che porta il provino alla rottura.
L’immagine illustra i percorsi di sollecitazione a cui è soggetto il provino osptitato nella cella triassiale
