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L. CALLISTO Terreni argillosi poco consistenti
terreni a grana fine consistenti
Angelo AMOROSI
POLITECNICO DI BARI
summer school – Cagliari
22-23 giugno 2015
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
1. osservazioni sperimentali
2. modellazione costitutiva
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
• introduzione e definizioni;
• compressibilità;
• resistenza a taglio;
• normalizzazione secondo Hvorslev;
• localizzazione;
• rilettura moderna di Hvorslev secondo CSSM;
• resistenza a taglio e struttura;
• sperimentazione sull’argilla di Vallericca;
• osservazioni sperimentali pre-failure;
• riferimenti bibliografici
schema della lezione
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
introduzione
argille consistenti: 0.5Lc
L P
w wI
w w
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
introduzione
argille consistenti: 0.5Lc
L P
w wI
w w
Rampello et al., 2002
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
introduzione
argille consistenti: non necessariamente sovraconsolidate!
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
introduzione
memoria della storia geologica del deposito ‘struttura’
• storia tensionale (max, direzione del percorso)
• cementazione (ad es. percolazione di CaCO3)
• debole litificazione
effetti meccanici:
• maggiore rigidezza e resistenza iniziale
• anisotropia
• graduale o rapido decadimento di queste
proprietà (processo di destrutturazione)
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
introduzione
argille consistenti: una storia anche italiana!
Croce et al., 1969
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
compressibilità
4 differenti argille naturali consistenti
Burland et al., 1996
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
compressibilità
4 corrispondenti argille ricostituite
Burland et al., 1996
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
compressibilità
rappresentazione nel piano normalizzato
Burland et al., 1996
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
compressibilità
argilla di Vallericca
Amorosi & Rampello, 2007
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
compressibilità
argilla di Vallericca: swell sensitivity
Amorosi & Rampello, 2007
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
compressibilità
argilla di Vallericca: compressione in cella triassiale
Amorosi & Rampello, 2007
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
resistenza a taglio
curve tensioni-deformazioni: CIU e CID Vallericca
Burland et al., 1996
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
resistenza a taglio
inviluppi di resistenza ‘curvi’
Croce et al., 1969
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
il contributo di Hvorslev
ruolo della porosità/contenuto d’acqua sulla resistenza
Hvorslev, 1937
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
il contributo di Hvorslev
normalizzazione rispetto alla pressione equivalente
Hvorslev, 1937
0expve
N v
Cc
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
il contributo di Hvorslev
normalizzazione rispetto alla pressione equivalente
Hvorslev, 1937
n
ve ve
c tg
0expve
N v
Cc
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
il contributo di Hvorslev
la coesione efficace non è un parametro, ma una variabile!
Hvorslev, 1937
nve n
ve ve
c tg c tg
c
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
il contributo di Hvorslev
impatto applicativo nei problemi di ingegneria geotecnica
nve n
ve ve
c tg c tg
c
Calabresi, 2004
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
localizzazione
evidenze sperimentali
Rampello, 1989
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
localizzazione
evidenze sperimentali
Rampello, 1989 Amorosi & Rampello, 2007
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
localizzazione
evidenze sperimentali
Amorosi, 1996 Amorosi & Rampello, 2007
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
localizzazione
interpretazione dati sperimentali in presenza di discontinuità
Burland et al., 1996
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
inviluppi picco, post-picco, ricostituito
interpretazione dati sperimentali in presenza di discontinuità
Burland et al., 1996
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
e per saperne di più sulla localizzazione?
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
una rilettura moderna di Hvorslev
normalizzazione rispetto alla pressione equivalente
Hvorslev, 1937
0expve
N v
Cc
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
una rilettura moderna di Hvorslev
risultati tipici di prove TX CID per differenti OCR
Atkinson & Bransby, 1978
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
una rilettura moderna di Hvorslev
normalizzazione rispetto alla pressione equivalente
expe
N vp
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
una rilettura moderna di Hvorslev variazioni irreversibili di v comportano una evoluzione
omotetica della superficie
Atkinson & Bransby, 1978
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
una rilettura moderna di Hvorslev
evoluzione della superficie colta dalla normalizzazione
evoluzione della superficie normalizzazione
( )p
vf ( )p
vf
incrudimento isotropo volumetrico!
n.c. o.c.
Muir Wood, 2007
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
definizione di Superficie di Stato
' expe
N vp
(porzione della) SBS
• unica
• definisce gli stati possibili
• luogo stati in regime plastico {
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
resistenza a taglio e struttura
confronto naturale-ricostituito
Burland et al., 1996
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
resistenza a taglio e struttura
confronto naturale-ricostituito
ma il ricostituito è rappresentativo dello stato destrutturato?
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
resistenza a taglio e struttura
confronto naturale-ricostituito
…e inoltre, la storia tensionale Ko in sito ha effetto?
Jardine & Smith, 1991
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
una ricerca sperimentale
È possibile estendere CSSM per descrivere le
argille consistenti (non tenere!) naturali/strutturate
(non ricostituite), consolidate lungo percorsi Ko (non
consolidate isotropicamente)?
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
programma sperimentale
} Effetto della struttura
Effetto della storia
di carico
Test triassiali su
campioni naturali
}
Test a medie pressioni, consolidati anisotropicamente
Test ad alte pressioni, consolidati anisotropicamente
Test ad alte pressioni, consolidati isotropicamente
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
apparecchiatura sperimentale
sistema TX ad alta pressione a controllo di carico
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della storia tensionale
provini compressi isotropicamente ad alte pressioni
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della storia tensionale
provini compressi isotropicamente ad alte pressioni
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della storia tensionale
provini compressi anisotropicamente ad alte pressioni
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della storia tensionale
provini compressi anisotropicamente ad alte pressioni
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della storia tensionale
non unicità della superficie di stato?
incapacità di di tener conto della natura anisotropa
dell’incrudimento del materiale ep
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della struttura e della sua degradazione
provini compressi anisotropicamente a medie pressioni
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della struttura e della sua degradazione
provini compressi anisotropicamente a medie pressioni
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della struttura e della sua degradazione
non unicità della superficie di stato?
apparentemente 2 differenti SBS, stessa forma ma diversa
dimensione
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della struttura e della sua degradazione
non unicità della superficie di stato?
incapacità di di tener conto del processo di
destrutturazione, benchè sia un processo isotropo ep
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
meccanismo di destrutturazione
a: prova drenata (CAD)
b: prova non drenata (CAU)
• la degradazione meccanica della struttura è indotta dalle
deformazioni plastiche
• sia la componente volumetrica che quella deviatorica giocano
un ruolo nel processo di destrutturazione
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
unicità dello stato critico
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
effetto della struttura e della sua degradazione
e il ricostituito?
il ricostituito non è rappresentativo dello stato destrutturato!
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
osservazioni sperimentali per stati pre-failure
decadimento di G con
Rampello & Pane, 1988
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
osservazioni sperimentali per stati pre-failure
Dipendenza di G0 da p: confronto naturale-ricostituito
OCR>>1
Rampello & Silvestri, 1993
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
osservazioni sperimentali per stati pre-failure
G0: confronto naturale-ricostituito normalizzato
Rampello & Viggiani, 2001
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
osservazioni sperimentali per stati pre-failure
G0: anisotropia indotta dalla storia tensionale K0
Rampello & Callisto, 2002
Pietrafitta: per h = 0 G0(hh) > G0(vh) comportamento anisotropo
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
alcuni riferimenti bibliografici Amerasinghe, S.F. & Parry, R.H.G. (1975). Anisotropy in heavily overconsolidated kaolin. J. Geotech. Engng. Div.
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Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
alcuni riferimenti bibliografici
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clay under plane strain conditions. Géotechnique 40, No. 2, 155-187.
Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti
alcuni riferimenti bibliografici
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tests on stiff clays. Proc. Int. Symp. on Hard Soils-Soft Rocks, Athens 1, 849-856.
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