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L. CALLISTO Terreni argillosi poco consistenti

terreni a grana fine consistenti

Angelo AMOROSI

POLITECNICO DI BARI

summer school – Cagliari

22-23 giugno 2015

Angelo AMOROSI Terreni argillosi consistenti

1. osservazioni sperimentali

2. modellazione costitutiva


• introduzione e definizioni;

• compressibilità;

• resistenza a taglio;

• normalizzazione secondo Hvorslev;

• localizzazione;

• rilettura moderna di Hvorslev secondo CSSM;

• resistenza a taglio e struttura;

• sperimentazione sull’argilla di Vallericca;

• osservazioni sperimentali pre-failure;

• riferimenti bibliografici

schema della lezione


introduzione

argille consistenti: 0.5Lc

L P

w wI

w w


introduzione

argille consistenti: 0.5Lc

L P

w wI

w w

Rampello et al., 2002


introduzione

argille consistenti: non necessariamente sovraconsolidate!


introduzione

memoria della storia geologica del deposito ‘struttura’

• storia tensionale (max, direzione del percorso)

• cementazione (ad es. percolazione di CaCO3)

• debole litificazione

effetti meccanici:

• maggiore rigidezza e resistenza iniziale

• anisotropia

• graduale o rapido decadimento di queste

proprietà (processo di destrutturazione)


introduzione

argille consistenti: una storia anche italiana!

Croce et al., 1969


compressibilità

4 differenti argille naturali consistenti

Burland et al., 1996


compressibilità

4 corrispondenti argille ricostituite



compressibilità

rappresentazione nel piano normalizzato



compressibilità

argilla di Vallericca

Amorosi & Rampello, 2007


compressibilità

argilla di Vallericca: swell sensitivity



compressibilità

argilla di Vallericca: compressione in cella triassiale



resistenza a taglio

curve tensioni-deformazioni: CIU e CID Vallericca



resistenza a taglio

inviluppi di resistenza ‘curvi’

Croce et al., 1969


il contributo di Hvorslev

ruolo della porosità/contenuto d’acqua sulla resistenza

Hvorslev, 1937



normalizzazione rispetto alla pressione equivalente

Hvorslev, 1937

0expve

N v

Cc




Hvorslev, 1937

n

ve ve

c tg

0expve

N v

Cc



la coesione efficace non è un parametro, ma una variabile!

Hvorslev, 1937

nve n

ve ve

c tg c tg

c



impatto applicativo nei problemi di ingegneria geotecnica

nve n

ve ve

c tg c tg

c

Calabresi, 2004


localizzazione

evidenze sperimentali

Rampello, 1989


localizzazione


Rampello, 1989 Amorosi & Rampello, 2007


localizzazione


Amorosi, 1996 Amorosi & Rampello, 2007


localizzazione

interpretazione dati sperimentali in presenza di discontinuità



inviluppi picco, post-picco, ricostituito

interpretazione dati sperimentali in presenza di discontinuità



e per saperne di più sulla localizzazione?


una rilettura moderna di Hvorslev


Hvorslev, 1937

0expve

N v

Cc



risultati tipici di prove TX CID per differenti OCR

Atkinson & Bransby, 1978




expe

N vp


una rilettura moderna di Hvorslev variazioni irreversibili di v comportano una evoluzione

omotetica della superficie

Atkinson & Bransby, 1978



evoluzione della superficie colta dalla normalizzazione

evoluzione della superficie normalizzazione

( )p

vf ( )p

vf

incrudimento isotropo volumetrico!

n.c. o.c.

Muir Wood, 2007


definizione di Superficie di Stato

' expe

N vp

(porzione della) SBS

• unica

• definisce gli stati possibili

• luogo stati in regime plastico {


resistenza a taglio e struttura

confronto naturale-ricostituito





ma il ricostituito è rappresentativo dello stato destrutturato?




…e inoltre, la storia tensionale Ko in sito ha effetto?

Jardine & Smith, 1991


una ricerca sperimentale

È possibile estendere CSSM per descrivere le

argille consistenti (non tenere!) naturali/strutturate

(non ricostituite), consolidate lungo percorsi Ko (non

consolidate isotropicamente)?


programma sperimentale

} Effetto della struttura

Effetto della storia

di carico

Test triassiali su

campioni naturali

}

Test a medie pressioni, consolidati anisotropicamente

Test ad alte pressioni, consolidati anisotropicamente

Test ad alte pressioni, consolidati isotropicamente


apparecchiatura sperimentale

sistema TX ad alta pressione a controllo di carico


effetto della storia tensionale

provini compressi isotropicamente ad alte pressioni



provini compressi anisotropicamente ad alte pressioni



non unicità della superficie di stato?

incapacità di di tener conto della natura anisotropa

dell’incrudimento del materiale ep


effetto della struttura e della sua degradazione

provini compressi anisotropicamente a medie pressioni




apparentemente 2 differenti SBS, stessa forma ma diversa

dimensione




incapacità di di tener conto del processo di

destrutturazione, benchè sia un processo isotropo ep


meccanismo di destrutturazione

a: prova drenata (CAD)

b: prova non drenata (CAU)

• la degradazione meccanica della struttura è indotta dalle

deformazioni plastiche

• sia la componente volumetrica che quella deviatorica giocano

un ruolo nel processo di destrutturazione


unicità dello stato critico



e il ricostituito?

il ricostituito non è rappresentativo dello stato destrutturato!


osservazioni sperimentali per stati pre-failure

decadimento di G con

Rampello & Pane, 1988



Dipendenza di G0 da p: confronto naturale-ricostituito

OCR>>1

Rampello & Silvestri, 1993



G0: confronto naturale-ricostituito normalizzato

Rampello & Viggiani, 2001



G0: anisotropia indotta dalla storia tensionale K0

Rampello & Callisto, 2002

Pietrafitta: per h = 0 G0(hh) > G0(vh) comportamento anisotropo


alcuni riferimenti bibliografici Amerasinghe, S.F. & Parry, R.H.G. (1975). Anisotropy in heavily overconsolidated kaolin. J. Geotech. Engng. Div.

ASCE 101, No. 12, 1277-1293.

Amorosi, A. (1996). Il comportamento meccanico di un'argilla naturale consistente. Doctoral Thesis, University of

Rome ‘La Sapienza’.

Amorosi, A. & Kavvadas, M. (2002). A critical review of the State Boundary Surface concept in light of advanced

constitutive modelling. Proc. 8th Int. Symp. Num. Mod. Geomech. (NUMOG), Rome, 85-90.

Amorosi, A., Rampello, S. (2007), ‘An experimental investigation into the mechanical behaviour of a structured stiff

clay’, Géotechnique 57 (2), 153-166.

Burland, J.B. (1990). On the compressibility and shear strength of natural clays. Géotechnique 40, No. 3, 329-378.

Burland, J.B., Rampello, S., Georgiannou, V.N. & Calabresi, G. (1996). A laboratory study of the strength of four stiff

clays. Géotechnique 46, No. 3, 491-514.

Calabresi, G. (2004). Terreni argillosi consistenti: esperienze italiane. Quarta conferenza annuale Arrigo Croce, Rivista

Italiana di Geotecnica, vol.1.

Calabresi, G., Rampello, S. and Viggiani, G. (1990). Analisi di una prova triassiale in presenza di un fenomeno di

localizzazione delle deformazioni. C.N.R., Attività di Ricerca 1989-1990, 111-114.

Callisto, L. & Rampello, S. (2004). An interpretation of structural degradation for three natural clays. Can. Geotech. J.

41, No. 4, 392-407.

Coop, M.R., Atkinson, J.H. & Taylor, R.N. (1995). Strength and stiffness of structured and unstructured soils. Proc.

11th ECSMFE, Copenhagen 1, 55-62.

Cotecchia, F. (1996). The effects of structure on the properties of an Italian Pleistocene clay. PhD Thesis, University of

London.

Cotecchia, F. & Chandler, J. (2000). A general framework for the mechanical behaviour of clays. Gèotechnique 50, No.

4, 523-544.


alcuni riferimenti bibliografici

Gens, A. (1982). Stress-strain and strength characteristic of a low plasticity clay. PhD Thesis, University of London.

Gens, A. & Nova, R. (1993). Conceptual bases for a constitutive model for bonded soils and weak rocks. Proc. Int.

Symp. on Hard Soils-Soft Rocks, Athens 1, 485-494.

Horseman, S.T., Winter, M.G. & Entwistle, D.C. (1987). Geotechnical characterisation of Boom Clay in relation to

disposal of radioactive waste. Commission of the European Communities, Report EUR 10987, Luxembourg.

Kavvadas, M. & Amorosi, A. (2000). A constitutive model for structured soils. Géotechnique 50, No. 3, 263-273.

Kavvadas, M. & Anagnostopoulos, A. (1998). A framework for the mechanical behaviour of structured soils. Proc. 2nd

Int. Symp. Hard Soils-Soft Rocks, Napoli 2, 603-614.

Leroueil, S. & Vaughan, P.R. (1990). The general and congruent effects of structure in natural soils and weak rocks.

Géotechnique 40, No. 3, 467-488.

Rampello, S. (1989). Effetti del rigonfiamento sul comportamento meccanico di argille fortemente sovraconsolidate.

Doctoral Thesis, University of Rome ‘La Sapienza’.

Rampello, S. (1991). Some remarks on the mechanical behaviour of stiff clays: the example of Todi clay. Proc. of the

Workshop on Experimental Characterization and Modelling of Soils and Soft Rocks, Napoli, 131-190.

Rampello, S., Georgiannou, V.N. & Viggiani, G. (1993). Strength and dilatancy of natural and reconstituted Vallericca

clay. Proc. Int. Symp. on Hard Soils-Soft Rocks, Athens 1, 761-768.

Rampello, S., Calabresi, G. & Callisto, L. (2002). Characterisation and engineering properties of a stiff clay deposits.

In: Tan et al. (eds), Proc. of Int. Workshop on Characterisation and Engineering Properties of Natural Soils,

Singapore, Swets & Zeitlinger, Lisse, 2, 1021-1045.

Schofield, A.N. & Wroth, C.P. (1968). Critical state soil mechanics. McGraw-Hill, London.

Topolnicki, M., Gudehus, G. & Mazurkiewicz, B.K. (1990). Observed stress-strain behaviour of remoulded saturated

clay under plane strain conditions. Géotechnique 40, No. 2, 155-187.


alcuni riferimenti bibliografici

Viggiani, G., Rampello, S. & Georgiannou, V.N. (1993). Experimental analysis of localisation phenomena in triaxial

tests on stiff clays. Proc. Int. Symp. on Hard Soils-Soft Rocks, Athens 1, 849-856.

Viggiani G., Finno R.J., Rampello S. & Calabresi G. (1995). Discussion on "Cracks, bifurcation andshear band

propagation in saturated clays" by Saada et al. (1994), Géotechnique, 45, No. 2, 339-343.

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