S’è in un terrenu coesivu tagliemu un cilindru è u mettemu sottu à l’azzione di una pressione nurmale P (fig. 1), in u cilindru apparisceranu novi sforzi, vale à dì una tensione verticale di compressione σ è una tensione orizzontale di tagliu . S’è a pressione P a aumentemu pianu pianu, dopu qualchì tempu appareranu nantu à u cilindru crepe obliche, è subitu dopu si produrrà a rottura di u cilindru. À u mumentu di a rottura, u cilindru hè sfilatu sottu à l’azzione di a pressione P è longu à u pianu di tagliu di minima resistenza N-N.
Fig. 1. Effettu di a pressione nant’à u cilindru estrattu da u suolu coesivu
A resistenza di u suolu chì u cilindru hà oppostu contr’à l’azzione di a forza P à u mumentu di a rottura si chjama resistenza à u tagliu di u suolu, è l’angulu α d’inclinazione di u pianu di a resistenza minima rispettu à l’urizuntale si chjama angulu di u pianu di a resistenza minima à u tagliu di u suolu.
A resistenza à u tagliu di u terrenu ligatu si compone di dui risistenti elementari: l’attritu internu trà e particelle solide è a cuhesione chì leia e particelle solide. A resistenza à u tagliu di u terrenu si piglia uguale à a più alta tensione di tagliu à u mumentu di a rottura è si sprime cù l’equazione
τf = c + σ tg_φ_
induve: τf resistenza à u tagliu di u terrenu [kp/cm2],
c cugesione di u terrenu [kp/cm3],
σ tensione nurmale di u terrenu [kp/cm3],
φ angulu d’attritu internu di u suolu.
A formula sopra hè stata data da u Francesu Coulomb 1785. annu. Sicondu sta formula, per un terrenu datu, a cuesione c hè custante è indipendente da a pressione nurmale, mentre a resistenza à l’attritu σ tg_ϕ_ hè ghjustu prupurziunale à a tensione σ. In realità a cuesione e ùn hè micca custante per un terrenu datu, ma dipende anch’ella in una certa misura da a tensione nurmale σ, perchè sottu à l’effettu di sta pressione si riduce u spessore di u film d’acqua chì riveste e particelle solide è cusì a cuesione cresce. A formula di Coulomb vale per i terreni permeabili, in i quali, sottu à l’effettu di a pressione nurmale, l’acqua di i pori hè spinta fora senza resistenza, ciò chì hè u casu di i terreni ghjitosi è sabbiosi, ma ùn hè micca u casu di i terreni ligati, chì sò pocu permeabili, per quessa l’acqua di i pori hè difficiule à spinghje fora è ferma cum’è acqua porale sottu tensione sottu à l’effettu di u caricu P.
Tensioni efficaci è neutre in u suolu
Fig. 2. Tensione efficace è neutra in u terrenu
S’è nantu à u fondu di u recipientu mettemu un campione di suolu, per esempiu rena secca, è u carchemu cù una massa, per esempiu graniglia di piombu di pesu W, tuttu u caricu di stu pesu serà ripigliatu da e particelle solide di u suolu. A pressione specifica nantu à a superficia di u campione p0 = W/A in kp/cm3, induve A hè a superficia di a sezzione di u campione, pruverà l’assestamentu di u campione, vale à dì a diminuzione di a so porosità, ma pruverà dinù cambiamenti d’altre proprietà fisiche di u campione, cume l’aumentu di a resistenza à u tagliu, l’aumentu di u modulu di cumpressibilità è altre. A pressione chì regna nant’à e superfici di cuntattu trà e particelle si chjama pressione efficace o intergranulare σ’. Quandu hè ottinuta a consolidazione, vale à dì quandu u campione hà cessatu di assestassi sottu à u caricu p0, a pressione efficace hè uguale à a pressione specifica tutale chì regna à a prufundità induve u suolu hè cunsideratu. In stu casu, à a prufundità, sottu à a superficia di u campione in fig. 2 σ’ = W/A + hzγ induve γ hè u pesu volumetricu di u campione.
Ma se u campione in u recipientu, invece di esse carcu di saetta di piombu, hè carcu d’acqua sin’à l’altezza h, è ch’ella abbia riempitu tutti i pori di u campione, a pressione di a colonna d’acqua sopra u campione hγw, induve γw hè u pesu vulumetricu di l’acqua, ùn pruvucarà nè a cedezza di u campione nè a riduzzione di a so porosità, nè ne aumenterà a resistenza à u tagliu è u modulu di cumpressibilità. Per quessa a pressione idrostatica hγw hè chjamata pressione neutra. A pressione neutra, indicata da u, si trasmette per mezu di u campione in tutte e direzzioni cù u listessu intensità. Sta pressione ùn pruvucarà micca un aumentu di a resistenza à u tagliu, postu chì l’acqua, da sola, ùn hà nisuna resistenza à u tagliu.
Dunque a pressione effettiva σ’ si trasmette per via di e superfici di cuntattu trà e particelle solide di u terrenu, mentre a pressione neutra u si trasmette per mezu di l’acqua in i pori. S’è a parte inferiore di u recipientu hè piena d’un campione di terrenu saturatu cù un pesu volumetricu γz, è sopra à a superficia di u campione sin’à u livellu N u recipientu hè pienu d’acqua cù un pesu volumetricu γw, tandu a pressione tutale σ in qualunque puntu di u campione serà σ = σ’ + u.
À a prufundità hz, sottu à a superficia di u campione, a pressione efficace serà σ = σ’ - u
induve σ = h γw + h γz
u = (h + hz) γw.
Dunque serà σ’ = hz γ’
γ’ hè u pesu volumetricu di u terrenu immersu in l’acqua.
Equazione generale di a resistenza à u tagliu di u terrenu
S’è carichemu un terrenu coesivu cù a carica P, sta carica pruvucarà u sussultu di u terrenu è, prima, sottu à a so azzione serà spintu fora l’aria da i pori, di manera chì prestu in i pori fermerà solu l’acqua. Siccome, per via di a piccula permeabilità à l’acqua di u terrenu coesivu, l’acqua ùn pò esse spinta fora subitu, ella ferma cum’è acqua tesa in i pori è à l’iniziu riceve tutta a carica esterna P. In u sviluppu seguente di u tempu, sottu à l’azzione di a carica P principia à esse spinta fora l’acqua da i pori è nasce l’avvicinamentu di e particelle solide, chì avà ricevenu una parte di a carica P. Allora avemu τf =c + (σ - u) tg_ϕ,_ induve σ hè a pressione tutale da a carica P, u a pressione di l’acqua interstiziale.
A pressione di l’acqua interstiziale dipende da parechji fattori, cum’è u cursu temporale di a consolidazione, a permeabilità di u terrenu, a grandezza di a carica di u terrenu ecc. A resistenza à u tagliu di u terrenu dipende da a pressione di l’acqua interstiziale è hè massima per u=0, quandu si produce a consolidazione di u terrenu.
Attività culloidale di u terrenu
L’elementi di resistenza interna di u tarrenu coesione è frizione ponu esse sfarenti è dipendenu in grande misura da a granellatura di e particelle solide di u tarrenu è da e so qualità plastiche. In vista di determinà l’influenza di a coesione in raportu cù a resistenza à l’attritu internu di u tarrenu coherente, Skempton hà introduttu u cuncettu d’attività colloidale di u tarrenu _K_P, chì hè rapresentata da u raportu trà l’indice di plasticità IP è a quantità di particelle più chjuche chè 0,002 mm in % di pesu di a massa sana. À stu riguardu hè statu aduttatu u criteriu seguente (fig. 3):
Fig. 3. Attività colloidale di u terrenu
Per KP < 0,75 sò argille inattive,
per KP = 0,75 – 1,25 sò l’argille nurmali,
per Kp > 1,25 di l’argilla attiva.
Cù l’aumentu di KP cresce l’influenza di a cuhesione in raportu à l’attritu internu di u terrenu cuherente.
Sensibilità di u tarrenu
S’è in un suolu coerente cacciemu un cilindru di diametru 3—3,4 cm d’altezza ~ 5 cm è u carichemu cù un caricu nurmale, à u mumentu di a rottura di u cilindru otterremu a resistenza à a cumpressione di u suolu in statu micca disturbatu σ__ₙ:
σn = P/A in kp/cm2,
induve A hè a sezzione trasversale di u cilindru.
Dopu finitu l’esame, u campione rottu hè spustatu è si prepara torna un cilindru di e listesse dimensioni, cù u listessu cilindru-muffa, cù a cundizione chì a so umidità resti quella ch’ella era à l’esame precedente. Poi, subitu dopu a fabricazione di u cilindru rimpastatu, l’esame cun ellu hè ripetutu, affinchì si ottenga a resistenza à a compressione di u terrenu in statu disturbatu σ__ₚ.
A sensibilità (sensitività) S__ₜ hè u rapportu trà a resistenza à a compressione in statu micca disturbatu è a resistenza à a compressione in statu disturbatu: St = σn/σp,
Sicondu un criteriu, a sensibilità S__ₜ si valuta in stu modu:
- per S__ₜ = 1 — 2 hè una sensibilità bassa di l’argilla,
- per S__ₜ = 2 — 4 hè a sensibilità media di l’argilla,
- per S__ₜ = 4 — 8 ci hè una grande sensibilità di l’argilla,
- per S__ₜ > 8 hè un’argilla ipersensibile.
In natura accade chì, per via d’un’azzione meccanica, per esempiu un terramotu, u terrenu argillosu perde di colpu a so resistenza, chì poi ritrova torna in statu di riposu. Sta pruprietà s’appella tissotropia di u terrenu. Parechje argille anu, in una certa misura, pruprietà tissotropiche. Si cunnoscenu casi di slittamentu di pendii di scavu per via di u sbuchjulamentu d’argilla tissotropica in Norvegia, Svezia è Finlandia, induve l’analisi hà dimustratu chì ùn ci hè stata nisuna variazione di l’umidità di l’argilla durante stu prucessu, vale à dì chì l’umidità di l’argilla hè firmata custante prima è dopu à u sbuchjulamentu.