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 1 Angolo d’attrito v. Attrito 1 Angolo di resistenza a taglio 1 Argilla 2 Assetto strutturale 2 Attività, A 3 Attrito 3 Campione di terreno 4 Caratteri cinematici di una frana 4 Caratterizzazione geotecnica del terreno o del sottosuolo 4 Carico ammissibile 5 Carico di esercizio, Qes 5 Carico limite, Qlim 6 Cedimento 6 Coefficiente di pressione laterale a riposo, K0 7 Coefficiente di sicurezza, F 7 Composizione granulometrica v. Curva granulometrica 8 Condizione drenata 8 Condizione non-drenata 8 Conduttività idraulica, v. Permeabilità 8 Consolidamento 8 Consolidazione 9 Contenuto d’acqua, w 9 Contraenza, v. Dilatanza 10 Costituzione del sottosuolo 10 Crollo, v. Frana 10 Curva granulometrica 10 Curva vergine 11 Densità 11 Densità relativa, Dr 11 Dilatanza 12 Equipotenziale, v. Isopiezica 12 Erosione interna, v. Sifonamento 12 Falda acquifera, v. Falda idrica 12 Falda idrica 12 Fondazione 13 Fondazioni dirette, v. Fondazione 14 Fondazioni profonde, v. Fondazione 14 Fondazioni superficiali, v. Fondazione 14 Frana 14 Frazione argillosa, v. Curva granulometrica 14 Frazione ghiaiosa, v. Curva granulometrica 14 Frazione granulometrica, v. Curva granulometrica 14 Frazione limosa, v. Curva granulometrica 14 Frazione sabbiosa, v. Curva granulometrica 14 Fronte di scavo 15 Geotecnica 15 Ghiaia 16 Giacitura 16 Grado di saturazione, S 16 Indice di addensamento, v. Densità relatia, Dr 16 Indice di compressibilità intrinseca, v. Indice dei vuoti, Iv 16 Indice di liquidità, IL 16 Indice di plasticità, Ip 17 Indice di porosità, e 17 Indice di porosità intrinseca relativa v. indice dei vuoti, Iv 17 Indice dei vuoti, Iv 17 Isocrona 18 Isopiezica 18 Limite di liquidità, wl 18

Limite di plasticità, wp 19 Limite di ritiro, ws 19 Limo 19 Margine di sicurezza v. Coefficiente di sicurezza, F 19 Massa specifica relativa, G v. Peso specifico del terreno 19 Normalconsolidato 20 Pendio 20 Pendio artificiale, v. Pendio 20 Pendio naturale, v. Pendio 20 Permeabilità 20 Peso dell’unità di volume, γγγγ 21 Peso dell’unità di volume immerso in acqua, γγγγ′′′′ 21 Peso secco dell’unità di volume, γγγγd 21 Peso specifico dell’acqua, γγγγw 22 Peso specifico del terreno, γγγγs 22 Piano di posa 22 Porosità, n 22 Porosità critica 23 Pressione di sovraconsolidazione 23 Proprietà indici dei terreni 23 Pressione interstiziale 23 Pressione neutra, v. Pressione interstiziale 24 Prove di identificazione, v. Proprietà indici dei terreni 24 Resistenza a taglio 24 Resistenza a taglio disponibile, v. Resistenza a taglio 24 Resistenza a taglio mobilitata, v. Resistenza a taglio 24 Resistenza non-drenata 24 Resistenza residua 25 Ribaltamento, v. Frana 25 Rimaneggiamento 25 Rivestimento (di gallerie) 26 Roccia 26 Roccia lapidea, v. Roccia 26 Roccia sciolta, v. Roccia 26 Sabbia 26 Scarpata 27 Scheletro solido del terreno 27 Scivolamento v. Frana 27 Sifonamento 27 Sifonamento di massa, v. Sifonamento 28 Sifonamento tubolare, v. Sifonamento 28 Sovraconsolidato 28 Sovrappressione interstiziale 28 Spinta 29 Spinta a riposo, v. Spinta 30 Spinta attiva, v. Spinta 30 Spinta passiva, v. Spinta 30 Spostamento 30 Subsidenza 30 Suolo 31 Tensione deviatorica 31 Tensione efficace, σσσσ′′′′ij 31 Tensione totale, σσσσij 32 Terra 32 Terreno 33 Terreno parzialmente saturo 33 Terreno saturo d’acqua 33 Volume dello scheletro solido, v. scheletro solido del terreno 33

Volume di terreno significativo 33 Zona d’influenza di uno scavo 34

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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

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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.

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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 A< 0.75 terreni con attività normale 0.75<A< 1.25 terreni attivi 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.

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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

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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.

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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 non-drenata. 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

00 =′′

=h

v

hK εσσ

COEFFICIENTE 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:

FQ

Qes= lim

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

DC −, non coincide con il

coefficiente di sicurezza. Se F=1 il margine di sicurezza è nullo.

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COMPOSIZIONE GRANULOMETRICA V. CURVA GRANULOMETRICA CONDIZIONE 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.

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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 CONSOLIDAMENTO che ha significato del tutto differente. 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.

s

w

P

Pw =

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.

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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.

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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:

minmax

max

ee

eeDr −

−=

essendo Dr la densità relativa o indice di addensamento; emax, emin i valori dell’indice di porosità massima e minima definiti operativamente; e l’indice di porosità del terreno.

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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.

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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 terreno-fondazione-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.

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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

SV

Vw

v=

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

pl

pnL ww

wwI

−−

=

essendo

wn il contenuto naturale d’acqua wl il limite di liquidità wp il limite di plasticità

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INDICE DI PLASTICITÀ, Ip Differenza tra limite di liquidità e limite di plasticità

plp wwI −=

essendo

wl il limite di liquidità wp 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 =V

Vv

s

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

( )( ) *

*100

*1000

*100

*100

cv C

ee

ee

eeI

−=−

−=

essendo e indice di porosità corrente

*1000

*100,ee 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.

*cC l’ indice di compressibilità intrinseca, pari a

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( )( )

e ee e

100 1000

10 10100 10001000 100

* ** *

log log

−

−= −

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 DI SICUREZZA V. COEFFICIENTE DI SICUREZZA, F MASSA 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.

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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.

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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.

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n =V

Vv

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.

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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

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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).

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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 0.06<d<0.2 la sabbia media 0.2 <d<0.6 la sabbia grossa 0.6<d<2mm.

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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 chimico-fisica. 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.

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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

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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.

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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

A

jF

Alim

∆

∆∆0

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:

σijA

jF

A=

→lim

∆

∆∆0

essendo: ∆A l’area totale della superficie che si considera, di normale uscente i ∆Fj 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.