Sarebbe opportuno specificare che tipo di prova geotecnica, ad ogni modo prendiamo in considerazione la prova triassiale drenata.
La prova triassiale vuole riprodurre un determinato stato tensionale su un provino di terreno e valutare l’evoluzione delle tensioni efficaci fino alle condizioni di rottura, attraverso la misurazione delle pressioni interstiziali.
La prova triassiale permette di riprodurre i meccanismi di rottura per taglio.
Nelle condizioni drenate, otteniamo l’annullamento delle sovrappressioni interstiziali attraverso il totale drenaggio del campione. Le variazioni di tensione efficace dipendono dall’incremento delle tensioni totali e sono accompagnate sia da deformazioni di volume che da deformazioni di taglio.
Le condizioni drenate possono essere rappresentate da un terreno che si trova al di sotto di una piccola fondazione che viene caricata poco per volta, in modo tale da non creare sovrappressioni interstiziali, pertanto le condizioni critiche di instabilità diventano quella di lunga scadenza. Tali condizioni comportano un regime delle pressioni interstiziali in equilibrio con le condizioni al contorno e inoltre si fa implicita assunzione che un’eventuale rottura avvenga così lentamente da non generare sovrappressioni interstiziali lungo la superficie di scorrimento.
Nella prova consolidata (prova CD) durante la consolidazione si controllano la dissipazione delle pressioni interstiziali e le variazioni di volume fino al loro esaurimento, in modo che siano note le tensioni efficaci agenti sullo scheletro solido. Nella fase di rottura si applica una tensione verticale crescente fino alla resistenza massima del provino, la fase di rottura viene condotta in maniera sufficientemente lenta da permettere la dissipazione delle pressioni interstiziali, misurando la variazione di volume del provino.
Ripetendo le prove su diversi provini sottoposti in fase di consolidazione a stati tensionali diversi, è possibile correlare la resistenza al taglio con le tensioni efficaci applicate e ottenere un diagramma noto come inviluppo di resistenza al taglio, che permette di definire i parametri φ’ e c’, denominati rispettivamente angolo di resistenza al taglio e coesione in termini di tensioni efficaci.
Le prove Cd vengono condotte attraverso tre fasi
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Saturazione
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Consolidazione
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Compressione a rottura
Le prove vengono eseguite su un numero di tre provini con Ø > 35 mm e 2 < h/Ø < 2,5, consolidati a diverse pressioni di cella.
Il provino cilindrico è protetto da una membrana di lattice, al di sotto della quale è presente della carta filtro, tra due dischi porosi.
Le prime due fasi portano il provino, completamente saturo , allo stato di tensioni efficaci prestabilito per la fase di compressione. Nella terza fase, la compressione a rottura avviene a drenaggi libero.
La fase di saturazione è condotta attraverso l’applicazione graduata di una pressione idraulica all’interno del provino (back-pressure). Al fine da occupare tutti gli spazi vuoti intergranulari del provino, il valore minimo finale di back-pressure sarà di 3000 kPa.
Dopo ogni gradino di saturazione, una volta raggiunta una completa stabilizzazione delle pressioni, si provvederà alla misura del grado di saturazione raggiunto attraverso la determinazione del parametro B (coefficiente si Skempton). Il parametro mette in relazione la variazione di pressione interstiziale (δU), causata da un incremento della pressione totale di cella (δσ3), con tale incremento: δU = B·• δσ3
Dopo ogni gradino di saturazione, una volta raggiunta la completa stabilizzazione delle pressioni, si provvederà alla misura del grado di saturazione raggiunto attraverso la determinazione del parametro B. La fase di saturazione potrà essere conclusa solo quando il parametro B assumerà valori superiori a 0.95.
La fase di consolidazione ha come scopo quello di portare il provino allo stato di tensioni efficaci richiesto per la rottura.
Terminata la fase di saturazione si incrementa la pressione di cella σ3 e si regola la back-pressure in modo tale che σ’3 = σ3 – PB. Dopo la stabilizzazione delle pressioni interstiziali conseguente l’incremento pensionale applicato, verrà avviata la fase di consolidazione consentendo il drenaggio e registrando le variazioni di volume in funzione del tempo. Dal diagramma della variazione di volume-logaritmo del tempo, si determinerà il tempo di fine consolidazione t100, che sarà assunto come parametro base per i calcolo della velocità di rottura.
La fase di rottura viene generalmente realizzata in condizioni di compressione per carico; la pressione in cella viene mantenuta costante, mentre il provino viene compresso assialmente a velocità di deformazione costante, fino ad ottenere deformazioni assiali non inferiori al 15%.
Al fine di assicurare una uniforme distribuzione della sovrappressione idraulica conseguente l’incremento tensionale, la velocità di deformazione sarà stabilita sulla base del t100 di fine consolidazione e di altri parametri. ν = (Lc • εf)/(100•F•t100) conLc altezza del provino a fine consolidazione, F fattore dimensionale delle condizioni di drenaggio e εf deformazione assiale prevista a rottura con valori compresi tra 2% e 15% a secondo della litologia dei materiali in esame.
