In questo breve post si vuole si vuole passare in rassegna le principali prove di laboratorio geotecnico, senza entrare nel merito della modalità esecutiva delle singole prove, dalle quali ricavare i principali parametri geotecnici utili alla progettazione ingegneristica in relazione alle differenti problematiche geologiche che il geologo professionista incontra nell’attività professionale.
Si sottolinea che qualsiasi problematica geologica si affronti è imprescindibile la conoscenza della natura geologico tecnica del terreno, non solo per una sua caratterizzazione oggettiva, ma anche per avere un quadro conoscitivo completo dei terreni in esame. Tale caratterizzazione sarà determinata attraverso prove di classificazione complete (analisi granulometriche per vagliatura e areometria), determinazione del contenuto d’acqua naturale, del peso specifico (o di volume dei grani), peso di volume naturale e determinazione dei limiti di Atterberg, ovvero del Limite Liquido LL, Limite Plastico LP e Limite di Ritiro LR, oltre agli indici: Indice di Plasticità IP, Indice di Consistenza IC e Indice di Liquidità IL, (consentono valutazioni sulla suscettibilità dei terreni all’acqua).
Fuso granulometrico
Carta di plasticità di Casagrande
Lo scopo di questa nota è sottolineare inoltre l’importanza delle prove di laboratorio nella determinazione oggettiva dei parametri geotecnici dei terreni, poiché molto spesso, per vari motivi, si assiste a un vero e proprio abuso nella determinazione dei parametri geotecnici dei terreni tramite prove geotecniche in situ, quali prove SCPT o SPT, nelle quali i parametri geotecnici dei terreni sono indiscutibilmente stimati tramite correlazioni empiriche e mai calcolati per via diretta, con tutte le limitazioni che tali stime comportano (ad es. sovrastima o sottostima del loro reale valore).
Nel caso della progettazione di un RILEVATO e PAVIMENTAZIONI è fondamentale verificare:
- a) la compattazione o addensamento dei singoli strati di un’opera in terra. Tale verifica viene effettuata attraverso la determinazione dell’umidità ottima % e della densità secca massima attraverso la prova Proctor standard o modificata (o prova di compattazione AASTHO), valori che dovranno essere comparati con quelli ottenuti in cantiere con prove di densità in situ. In particolare, si richiede all’impresa di raggiungere il 95% della densità secca massima, ottenuta dalla prova Proctor. Il valore della densità secca massima serve quindi per verificare che l’effettiva situazione in cantiere corrisponda a quanto prescritto da capitolato.
- b) la portanza dell’opera in terra, per valutare, attraverso la misura dei cedimenti, la capacità del materiale di resistere all’azione dei carichi. Tale verifica viene effettuata in situ tramite prove di carico di piastra (fornisce indicazioni su come il materiale è stato messo in opera) e in laboratorio tramite prove CBR con o senza saturazione del provino (fornisce indicazioni sulla natura del materiale). Dalla prova di carico su piastra valore si ricava il Modulo di deformazione (Md). Dalla prova CBR si ricavano gli indici CBR e, in generale, i livelli di accettazione del materiale vanno da 50% all’80% per fondazioni stradali e da 30% a 40% per i rilevati.
Nel caso di verifiche di STABILITA’ DI UN PENDIO O DI UN FRONTE DI SCAVO è necessario in primis individuare la tipologia di verifica geotecnica che si vuole effettuare al fine di progettare l’indagine geotecnica più idonea per ricavare i parametri geotecnici corretti. Possiamo distinguere quindi:
- a) VERIFICHE A BREVE TERMINE: i parametri sono espressi in termini di tensioni totali. Si ricava la coesione non drenata Cu attraverso prove triassiali UU e CU o con prova a espansione laterale libera ELL. Prove speditive e indicative sono poi quelle effettuabili con Torvane (o Vane Test)
- b) VERIFICHE A LUNGO TERMINE: i parametri sono espressi in termini di tensioni efficaci. In questo caso occorre effettuare una ulteriore suddivisione:
Condizione di picco: coesione efficace c’ e angolo di attrito efficace f’ determinabili con prove triassiali CD o prove di taglio CD.
Condizione di rottura con limitata dislocazione: angolo di attrito a volume costante fcv determinabile con prove triassiali CU effettuate su campioni indisturbati o prove di taglio CU su campioni rimaneggiati al LL.
Condizioni di rottura con estesa dislocazione: angolo di attrito residuo fr determinabile con prove di taglio.
Diagramma sforzo di taglio – sforzo efficace normale.
Curve sforzo di taglio (t) – deformazione (e) dei campioni. tp è lo sforzo di taglio di picco, tr è lo sforzo di taglio residuo e s’ è lo sforzo efficace normale.
Nel caso di FONDAZIONI:
- a) VERIFICHE A BREVE TERMINE: i parametri sono espressi in termini di tensioni totali. La coesione non drenata Cu attraverso prove triassiali UU e CU o con prova a espansione laterale libera Prove speditive e indicative sono poi quelle effettuabili con Torvane (o Vane Test).
- b) VERIFICHE A LUNGO TERMINE: i parametri sono espressi in termini di tensioni efficaci. Condizione di picco: coesione efficace c’ e angolo di attrito efficace f’ determinabili con prove triassiali CD o prove di taglio CD.
Per quanto riguarda i cedimenti si può effettuare seguente suddivisione:
- a) Cedimenti immediati potranno essere determinati con una prova triassiale UU.
Diagramma agli sforzi totali. Punti di rottura per 3 provini sottoposti a prova triassiale: i dati sono plottati come cerchi di Mohr (UU test).
- b) Cedimenti edometrici potranno essere determinati con una prova edometrica dove ricavare anche il coefficiente di consolidazione primaria Cv e coefficiente di consolidazione secondaria Ca, il Modulo Edometrico Eed e l’indice di compressibilità Cc.
Nel caso di verifiche di PERMEABILITA’ (o conduttività idraulica) DEI TERRENI: la permeabilità dei terreni può essere ricavata da prove di permeabilità a carico variabile in cella, da prove edometriche o da prove in situ infiltrometriche o boutwell.
