La prova edometrica
La prova edometrica è utilizzata per studiare le caratteristiche di compressibilità monodimensionale (deformazione laterale nulla) di un terreno coesivo in laboratorio. I dati che si ottengono sono di estrema importanza per ipotizzare il comportamento di un terreno sottoposto ad una variazione dello stato tensionale rispetto a quello in sito (es. sollecitazioni di tipo edometrico come il carico di una fondazione).
Descrizione e procedura
La prova viene eseguita nell’edometro che consiste in un anello di acciaio rigido al cui interno viene inserito un provino cilindrico di terreno (campione indisturbato). Sulle estremità del provino vengono posizionati dei setti porosi per consentire il drenaggio dell’acqua contenuta nel provino nella sola direzione verticale. Il tutto viene inserito in una cella che viene riempita d’acqua per mantenere costantemente la condizione di saturazione completa.
Sopra il setto poroso superiore del provino si posiziona una piastra rigida dove viene applicato un carico verticale che viene progressivamente aumentato. Dall’istante di applicazione della pressione verticale vengono misurati i cedimenti verticali del provino.
Poiché i granuli della parte solida del campione e l’acqua che ne occupa gli spazi interstiziali si possono ritenere incomprimibili, la variazione di volume registrata durante la fase di compressione è dovuta esclusivamente all’espulsione dell’acqua inter granulare ovvero alla riduzione dei pori.
Ai fini pratici è come se si trattasse di uno strato di terreno posto fra due strati permeabili sottoposte a un carico molto esteso (condizione monodimensionale). Di conseguenza l’edometro può servire a riprodurre in laboratorio ciò che potrebbe accadere in situ.
Grafici
Nell’ambito della stessa prova e sullo stesso provino, si ripetono più fasi di compressione con pressioni che aumentano, lasciando ciascun carico per il tempo (24-48h) necessario affinché i cedimenti del provino si stabilizzino. In questo modo si conducono più gradini di carico e, per ciascuno di essi, è possibile determinare una curva di consolidazione edometrica (curva cedimenti-tempo).
Dalla curva di consolidazione edometrica è possibile ricavare i seguenti dati:
- velocità di consolidazione;
- entità dei cedimenti;
- coefficiente di consolidazione primaria Cv (Metodo di Casagrande e Taylor);
- consolidazione secondaria (Metodo di Casagrande)
Dalla prova edometrica è possibile ottenere anche la curva di compressibilità edometrica, molto più interessante e utile ai fini dell’analisi della storia tensionale del deposito e del calcolo dei cedimenti. In questa rappresentazione grafica sull’asse delle ascisse vi sono le tensioni verticali mentre sull’asse delle ordinate l’indice dei vuoti.
Da questo grafico è possibile ricavare l’indice di:
- compressibilità Cc;
- ricompressione Cr;
- ringonfiamento Cs
Tali indici sono necessari per il calcolo dei cedimenti/rigonfiamenti e per calcolare la pressione di preconsolidazione (σc) che fornisce indicazione sulla storia geologica del deposito.
Scopi
Viene effettuata su quei terreni soggetti a sovraccarichi dovuti a fondazioni, rilevati stradali…perché attraverso questa prova voglio sapere il comportamento del terreno in seguito ad un aumento di carico. In particolare, le prove edometriche consentono di:
- determinare la relazione tensione-deformazione;
- determinare le deformazioni nel tempo;
- ricostruire la storia tensionale del deposito dal quale è stato prelevato il campione.
Per quali terreni?
Terreni a grana fine: limi e argille
Parametri ottenibili dalla prova edometrica
Di seguito si riporta una tabella riassuntiva all’interno della quale sono riportati i parametri ricavabili dai grafici ottenuti dalla prova edometrica.
Inoltre, è possibile ottenere anche il grafico curva tensione-deformazione (non riportato nel seguente articolo) dal quale è possibile ricavare il modulo edometrico Eed (kPa) ed il coefficiente di permeabilità k (cm/s).
Norma di riferimento
- AASHTO T 213-83
- ASTM D 2435-80, D 4186-82, D 4546-85
- BS 1377: Part 5 1990
- UNI CEN ISO/TS 17892 – 5
Altre prove
I risultati della prova edometrica diventano ancora più interessanti se uniti con i risultati ottenuti dalle prove fisiche di laboratorio come ad esempio:
- Analisi granulometrica: attraverso questa vengono identificate le classi che compongono il terreno, in questo caso è importante capire la percentuale di fine presente;
- Limiti di Atterberg: che forniscono i limiti e gli indici. Questi, relazionati al contenuto d’acqua, permetteranno di avere un’idea sullo stato del terreno e comprendere l’entità dei cedimenti;
- Peso di volume del solido (e peso di volume naturale) è necessario per il calcolo dell’indice dei vuoti iniziale (e0) e del grado di saturazione (S).
Software Geostru
Considerando quanto descritto, per affrontare al meglio gli studi che riguardano gli aspetti relativi ai cedimenti si consigliano in particolare il software: Loadcap
Inoltre, è possibile utilizzare anche il software Stratigrapher che consente di inserire le informazioni ricavate dalle analisi di laboratorio effettuate sui campioni di terreno.
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