Le argille espanse nella costruzione di rilevati artificiali - Veronafiere

PRE-PINT INFRAVIA 2001
Terza giornata
Il blocco sul quale si opera l’equilibrio alla traslazione è il blocco
1 di Fig.8.
La zona di terreno a destra del blocco 1 è ipotizzata in spinta passiva,
quella a sinistra in condizioni di spinta attiva.
Come schematizzato sinteticamente in Fig.8 (Hird e Jewell
(1989)), sul blocco 1 in direzione orizzontale agiscono la risultante
degli sforzi orizzontali a sinistra (PA), la risultante degli
sforzi orizzontali a destra (PP), la risultante degli sforzi di taglio
TT agenti sull’interfaccia geosintetico – argilla e geosintetico –
terreno di riporto, la risultante degli sforzi di taglio TB agenti
sull’interfaccia argilla – strato resistente di base.
Figura 8a: Schema di calcolo
semplificato
Figura 8b: Schema statico
Il coefficiente di sicurezza Fs sarà definito come
con PA = Spinta attiva = PA1+ PA2 ove il primo termine è riferito
alla spinta attiva all’interno del rilevato, mentre il secondo
alla spinta attiva all’interno dello strato di argilla. Utilizzando
Leca, come si evince dalle equazioni riportate in Nota 2, variano
le componenti TB, TT e PA che compaiono nella definizione
del coefficiente di sicurezza Fs, mentre rimane inalterata la
componente PP. L’utilizzo di Leca al posto di un tradizionale
inerte di cava, induce una marcata riduzione della spinta instabilizzante
(PA) direttamente proporzionale al peso del rilevato,
una contemporanea riduzione di TT, funzione dell’angolo
d’attrito geosintetico-terreno di riporto che costituisce il rilevato
e del peso del rilevato stesso mentre lascia inalterato il
valore di TB , in quanto sono state considerate le condizioni a
beve termine.
In Fig.9 è riportato l’andamento del coefficiente di sicurezza
al variare dell’inclinazione a del pendio che costitutisce la scarpata
del rilevato artificiale (Fig.8). I dati con riferimento ai quali
sono state ottenute tali curve, sono riportati in Nota 1. Per
ciò che concerne il terreno di fondazione, è stata presa in considerazione
una argilla normalconsolidata con elevato contenuto
organico. Dalla figura si evince chiaramente come l’utilizzo
di Leca faccia crescere in modo marcato il coefficiente di sicurezza
anche per valori dell’inclinazione della scarpata molto elevati.
Fig.9 Andamento del coefficiente di sicurezza al variare
dell’inclinazione della scarpata
Calcolo dei cedimenti
Se si procede alla realizzazione di un rilevato parzialmente compensato,
come quello rappresentato in Fig.4, la differenza di
comportamento tra rilevato realizzato con Leca e quello con
inerte di cava diventa enorme. Infatti, dato il basso valore del
peso specifico sommerso di Leca (g’= 2.59 KN/m3, nel caso
si ipotizzino i pori endogranulari completamente saturi d’acqua),
l’utilizzazione di Leca permette, oltre alla naturale diminuzione
dello spessore dello strato cedevole, una drastica riduzione
del sovraccarico. Questo significa che utilizzando un inerte
di cava si riducono i cedimenti unicamente perché lo spessore
dello strato cedevole passa da S a S-D*, (avendo indicato con
D* la profondità massima dello scavo) ma il sovraccarico posto
a profondità D* rimane pressoché inalterato. Al contrario,
quando si utilizza Leca si riducono sia lo spessore dello strato
cedevole che il sovraccarico agente sullo strato cedevole.
Per ciò che concerne i cedimenti che seguono la fase di consolidazione,
in Fig.10 vengono confrontati gli andamenti del cedimento
sotto lo spigolo del rilevato (D =2m ed S=5m) che si
ottengono utilizzando Leca oppure un tradizionale inerte di cava
al variare dell’altezza del rilevato D*. Tali valori sono stati ottenuti
ipotizzando di applicare la teoria dell’elasticità per valutare
la diffusione degli sforzi sotto il rilevato (Poulos e Davis
(1974)) e di considerare trascurabili i cedimenti all’interno degli
strati compattati, siano essi formati da tradizionali inerti di
cava o da argilla espansa.
Figura 10: Confronto dell’andamento dei cedimenti sotto lo spigolo
del rilevato al variare di D* nel caso venga utilizzato Leca o un
normale inerte di cava (D=2m).
Si fa inoltre notare che, in caso di rilevato totalmente compensato,
se l’operazione di scavo e di riempimento mediante
argilla espansa è sufficientemente rapida, lo strato di argilla
sottostante non si accorge nemmeno o quasi della variazione
delle condizioni al contorno ed il fenomeno della consolidazione
risulta interrotto durante il suo stesso sviluppo.
OSSERVAZIONI CONCLUSIVE
Da quanto appena mostrato possiamo quindi concludere che
il problema della minimizzazione dei cedimenti è sicuramente
quello più delicato ed esso può essere risolto grazie alla compensazione
dei carichi, ottenuta mediante l’impiego di argille
espanse. Infatti:
• i cedimenti istantanei possono essere trascurati perché avvengono
ancora in fase di costruzione e sono molto limitati
rispetto a quelli successivi. Nel caso di una completa com-