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38 Un laboratorio integrato finalizzato allo studio delle colate di fango in terreni piroclastici 5.1.2 Edometro Wissa a suzione controllata Oltre che dalla suzione di matrice, la capacità di un terreno di ritenere acqua dipende dagli stati tensionale e volumetrico, motivo che ha ispirato lo sviluppo dell’edometro Wissa (Figura 5.3). Tale apparecchio consente infatti di realizzare prove di ritenzione idrica ad indice dei vuoti o a carico costanti. La suzione viene regolata mediante la tecnica della traslazione degli assi, applicando valori prescritti della pressione relativa d’aria (u a >u w ) e d’acqua (u w >0) rispettivamente alla faccia superiore ed a quella inferiore del provino. Diversamente dalla piastra di Richards, la misura dei volumi d’acqua scambiati avviene in continuo (cioè, senza estrarre il provino dall’apparecchiatura durante la prova) mediante una coppia di burette collegate, da un lato, ad un circuito di drenaggio, e dall’altro, ad un trasduttore differenziale di pressione. Una piastra HAEV protegge il circuito di drenaggio dall’infiltrazione di aria. L’eliminazione dell’aria eventualmente diffusa attraverso la piastra viene ottenuta facendo circolare acqua al di sotto di essa per rimuovere eventuali bolle d’aria. La Figura 5.4 mostra alcune curve di ritenzione idrica relative a ceneri vulcaniche in prove a carico assiale costante (CNAS) o ad indice dei vuoti costante (CRV). Le condizioni iniziali dei provini sono indicate nella Tabella 5.1. La rappresentazione classica delle curve di ritenzione idrica è quella in alto in figura. Gli altri diagrammi evidenziano le potenzialità di misura dell’edometro e mostrano le variazioni del grado di saturazione (S) con il volume specifico (v=1+e), le variazioni di Fig. 5.3. Schema dei circuiti dell’edometro nella configurazione adottata (fuori scala).
5. Apparecchiature, procedure sperimentali ed esempi di misure volume specifico con la tensione verticale netta (σ v -u a ), i percorsi di carico seguiti nelle prove sia in termini di suzione (u a -u w ) che di tensione verticale netta. I risultati ottenuti, relativi rispettivamente ad una tensione verticale netta di 50 kPa e 100 kPa, evidenziano un notevole effetto del carico assiale sulla forma della curva di ritenzione. Il diagramma in basso a sinistra, relativo alla prova eseguita a partire da una tensione netta di 100kPa, evidenzia come la condizione imposta di porosità costante si rifletta sulla variazione del carico assiale nel corso della prova. Fig. 5.4. Curve di ritenzione idrica ottenute con procedure sperimentali CNAS e CRV. Tab. 5.1. Caratteristiche iniziali dei provini. d max massima dimensione porosità, n peso secco dell’unità Contenuto delle particelle [mm] di volume γ d [kN/m 3] d’acqua [%] 2 0.55 11.9 44.5 2 0.59 10.8 45.5 2 0.56 11.8 42.6 La Figura 5.5 mostra i risultati di una prova CNAS sotto una tensione netta di 50 kPa con cicli ripetuti di essiccamento ed imbibizione. Essa evidenzia la possibilità di utilizzare l’apparecchiatura per la completa definizione delle caratteristiche di ritenzione dei terreni in cicli di suzione primari e d’ordine superiore. Circa la possibilità d’impiego dell’edometro per le misure di compressibilità e collasso di cui si è detto in premessa, si rimanda a Rampino et al. (1999). 39
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