L’effettu di u fretu nant’à u suolu

Deformazione di u terrenu per via di l’azzione di u fretu

Sott’à l’effettu di u fretu, l’acqua libera senza flussu gela à 0°C è à quellu mumentu si dilata di 9% di u so vulume. Tuttavia, l’acqua in i tubi capillari stretti ùn gela micca à 0°C, ma à temperature più basse, chì vanu da -1°C à -78°C. Sta temperatura finale di gelu hè stata stabilita da prove di laboratoriu in America. Più u tubu capillare hè strettu, più bassa hè a temperatura di gelu.

In u terrenu esistenu pori chì sò culligati trà di elli in tutti i sensi è furmanu tubi capillarii. In a rena i pori sò grossi è furmanu tubi capillarii larghi, in i quali l’acqua si gela à 0°C o à una temperatura un pocu più bassa. L’acqua si gela in modu uniforme, è in i pori si furmanu cristalli di ghjacciu, a crescita di u so vulume di 9% ùn pruvoca nisuna deformazione impurtante di u terrenu. In i terreni di cumpusizione finamente granulata i pori sò più chjuchi è furmanu tubi capillarii stretti in i quali l’acqua si gela à temperature più basse di 0°C. Tuttavia, in u stratu superficiale u terrenu hè sempre più smossu cù pori più grossi, in i quali l’acqua si gela à 0°C è forma cristalli di ghjacciu. Quessi cristalli attiranu à elli l’acqua rinfriscata da i pori stretti cù una grande forza, a cosiddetta forza di cristallizazione. Quandu l’acqua cusì attratta vene in cuntattu cù i cristalli di ghjacciu è si gela anch’ella, aumentendu u vulume di i cristalli di ghjacciu, i quali diventanu lenti di ghjacciu, a cui spessore pò esse d’circa 0,1 à 10 mm. E lenti di ghjacciu furmate pruvucanu una deformazione impurtante di u terrenu durante l’azzione di u fretu, chì in cundizioni particularmente sfavurevuli pò ghjunghje sin’à 30 è 50 cm.

A prucessa è a magnitudine di a deformazione di u terrenu per via di l’azzione di u fretu dipendenu soprattuttu da i seguenti 3 fattori:

1. Cumposizione granulometrica di u tarrenu

2. Livellu di l’acqua sotterranea

3. Durata di u ghjacciu.

Ad 1) In quantu à a cumpusizione granulometrica, u più forte effettu di u gelu si vede in i terreni à granu finu, i cui pori sò abbastanza chjuchi da furmà canali capillari stretti, è chì anu à tempu una permeabilità abbastanza grande, capace di permette una circulazione rapida di l’acqua durante l’azzione di u gelu. Tali terreni sò i più sensibili à u gelu, sia per ciò chì tocca à a rapidità d’apparizione sia per a grandezza di e deformazioni. Si tratta di terreni limosi, cumposti soprattuttu da granelli di dimensione 0,02-0,002 mm. I granelli di dimensione >0,02 mm anu una piccula altezza di salita capillare, mentre i granelli di dimensione < 0,002 mm anu una salita capillare lenta, di modu chì in i dui casi durante a durata di u gelu pò ghjunghje in a zona d’azzione di u gelu solu una piccula quantità d’acqua. S’è u terrenu argillosu cuntene più di 25% particelle di dimensione < 0,002 mm, a permeabilità di u terrenu hè assai chjuca è a circulazione d’acqua in i pori hè cusì lenta chì l’acqua in i pori si gela prima ch’è e lenti di ghjacciu possinu esse attirate.

Ad 2) À parte da e cundizioni riguardanti a cumpusizione granulometrica di u terrenu, ci vole ancu à risponde à un altru requisitu per chì si pruducinu deformazioni di u terrenu à u ghjacciu. Hè chì esista a pussibilità d’entrata d’acqua in a zona d’azzione di u ghjacciu. S’è stu requisitu ùn fussi micca cumpiutu, vale à dì s’è i capillarii di u terrenu ùn fussinu micca in leia cù l’acqua chì circolerà di manera cuntinua à traversu elli durante l’azzione di u ghjacciu, ùn ci serà micca deformazione à u ghjacciu, qualunque sia a cumpusizione granulometrica di u terrenu.

Più altu hè u livellu di a falda freatica, più grande hè a pussibilità di deformazioni di u suolu per via di l’azzione di u fretu. S’è u livellu di a falda freatica si trova à una prufundità più grande ch’è l’altezza di a risalita capillare di l’acqua di quellu suolu, e deformazioni per via di u fretu sò insignificanti.

Ad 3) S’è u periodu di tempu di durata cuntinua di u ghjacciu hè più longu, tantu più grande sò e deformazioni per via di u ghjacciu, per via di a furmazione di lenti più grande è più numerose. Un ghjacciu forte è di corta durata provoca menu deformazioni, perchè in quellu casu si produce un congelamentu subitu di l’acqua in i pori è l’interruzzione di u flussu capillare di l’acqua. À u cuntrariu, un ghjacciu mediu è di longa durata provoca deformazioni più grande per via di a furmazione senza impedimenti di lenti di ghjacciu.

Effettu di scopratura

Durante u disghelu, si scioglienu prima i lenti di ghjacciu in a parte suprana di u terrenu superficiale, mentre subitu sottu ferma u stratu gelatu, dunque ancu impermeabile. Siccomu i lenti di ghjacciu sciolti danu una grande quantità d’acqua, chì ùn pò penetrà attraversu u stratu inferiore gelatu, sta quantità aumentata d’acqua in u stratu superficiale satura u terrenu è ne face una massa liquida, chì ùn hà alcuna resistenza, ma hè spinta lateralmente sottu pressione. E deformazioni di u terrenu per via di l’azzione di u disghelu ponu esse impurtanti è, in certi casi, periculose. Queste deformazioni sò frequenti in i tagli nantu à e linee ferruviare è e strade, induve in primavera si produce un scivulamentu parziale di i pendii per via di a saturazione d’acqua di u terrenu da i lenti di ghjacciu sciolti, è ancu nantu à e strade, i cui manti stradali si deformanu sottu u trafficu nant’à un terrenu chì hà persu a so capacità portante per via di a saturazione d’acqua.

Criteriu per a valutazione di l’effettu di u ghjacciu nant’à u terrenu

Studiendu l’effettu di u ghjacciu nant’à diverse tippi di terreni, si hè ghjunti à a cunclusione chì, per ciò chì tocca à u cumpurtamentu à u ghjacciu, ci vole à distingue duie tippi di terrenu: sicuri è periculosi à u ghjacciu.

Tarreni sicuri contr’à u fretu sò quelli in i quali ùn si formanu micca lenti di ghjacciu, per quantu longa ch’ella sia a durata di u fretu. In stu tippu di tarrenu ci hè solu u gelu di l’acqua in i so pori è a furmazione di cristalli di ghjacciu, cù deformazioni lieve sottu l’azzione di u fretu. In stu gruppu rientranu a ghiaia, a rena è tarreni simili.

I terreni periculosi à u ghjacciu sò quelli induve si formanu lenti di ghjacciu, per via di chì ponu nasce deformazioni più grande. L’acqua accumulata in u stratu superficiale in forma di lenti di ghjacciu durante l’azzione di u ghjacciu produce ancu un effettu di disgelo. À stu gruppu appartenenu certi terreni limoso-argillosi è, in particulare, i terreni limosi.

Ci sò parechji criterii per valutà a resistenza di u terrenu à u ghjacciu, frà i quali i più cunnisciuti sò i criterii d’Arthur Casagrande è di Rukli, chì descriveremu quì.

Criteriu A. di Casagrande

Stu criteriu si basa nantu à a cumpusizione granulometrica di u terrenu è dice cusì:

a) In casu di terrenu di cumpusizione omogenea, cù un gradu d’irregularezza U < 5, u terrenu hè sensibile à u fretu s’ellu cuntene più di 10% di granelli di taglia inferiore à 0,02 mm.

b) In u terrenu à cumpusizione irregulare, chì u gradu d’irregolarità U > 15, u terrenu hè periculosu à u fretu s’ellu cuntene più di 3% di granelli di dimensione inferiore à 0,02 mm.

Ancu s’ellu stu criteriu hè statu appiecatu per un bellu pezzu è hà datu sempre risultati affidabili, u so difettu hè ch’ellu si basa solu nantu à a granulazione di u tarrenu è ùn tene contu ancu d’altri fattori chì influenzanu l’effettu di u fretu in u tarrenu. Per quessa, oghje si cunsidereghja chì stu criteriu hè troppu strettu è micca economicu.

Criteriu di Rukliev

Sicondu stu metudu, u terrenu si divide in duie frazzioni secondu a rigidità di e particelle solide, vale à dì in una frazzione à granu grossu, granelli di diametru d > 2 mm è una frazzione à granu finu, granelli di diametru d < 2 mm. Per valutà a resistenza di u terrenu à u ghjacciu, si stabilisce a dipendenza di a quantità di a frazzione à granu finu da a quantità di a frazzione à granu grossu, è sta dipendenza hè data da un limite inferiore è unu superiore (fig. 1).

U limitu inferiore raprisenta a percentuale massima permessa di particelle solide di diametru d < 0,02 mm di u pesu seccu di u riempimentu, vale à dì di a frazione 0-2 mm, à a quale ùn si producenu praticamente nisun dannu per via di u gelu in cundizioni sfavurevuli, cume un livellu altu d’acque suttarranee, cundizioni climatiche sfavurevuli (gelate di longa durata) è una grande umidità naturale di u terrenu.

U limite supranu riprisenta a percentuale massima permessa di particelle d < 0,02 mm di u pesu seccu di a frazione fina, à u quale ùn si verificanu guasi danni per via di u fretu in cundizioni favurevuli, cume un bassu livellu di l’acqua freatica, cundizioni climatiche favorevuli (geli di corta durata) è una bassa umidità naturale di u suolu.

Fig. 1 Limite inferiore è superiore per a valutazione di u risicu di u tarrenu à u gelu secondu u criteriu di Ruklie

Prutezzione contr’à l’azzione di u ghjacciu in u terrenu

A prufundità di l’azzione di u fretu in u terrenu dipende da e cundizione climatiche di a regione. In u nostru paese ella hè soprattuttu da 0,8 à 1,0 m sottu à a superficia di u terrenu. Per quessa, e strutture fundate à una prufundità uguale o superiore à 1,0 m ùn seranu micca sottu à l’azzione di u fretu.

E strutture fundate à poca prufundità, cum’è i pavimenti stradali, sò esposte à l’azzione di u ghjacciu, chì pò pruduce deformazioni più grande è danni à a strada, sia durante a gelata sia durante u disghelu. Per quessa, quandu si custruiscenu pavimenti stradali è piste di decolu è d’atterramentu in l’aeroporti, hè necessariu di studià u terrenu in quantu à l’azzione di u ghjacciu è, in casu chì u terrenu di fundazione sia periculosu per via di u ghjacciu, bisogna à piglià misure di prutezzione. Per i pavimenti stradali è aeroportuali, a misura a più efficace hè a realizazione d’un stratu tampone, a so spessore essendu determinata in modu chì u spessore tutale di u pavimentu è di u stratu tampone sia 0,80 m per u trafficu pesante fin’à 0,60 m per u trafficu ligeru. Di regula, un stratu tampone di 0,30 m sottu à u pavimentu basta cum’è prutezzione contr’à l’azzione di u ghjacciu.

U materiale per fà u stratu di basa hè di regula rena o ghiaia sabbiosa, chì deve risponde à i cundizioni seguenti:

Indice di plasticità IP < 5

Cuntenutu di a frazione d < 0,02 mm più chjucu chè 3%

U gradu di disuniformità U > 7.

A parte suprana di u stratu tampone, di spessore di 20 cm, ùn deve esse rena omogenea è fina per via di una cumpattazione insufficiente è d’una capacità portante limitata. In sta parte, u stratu tampone deve esse ghiaia sabbiosa cù 30-70% % di granuli di dimensione 2-30 mm. I granuli più grossi chè 30 mm ùn sò micca cunsigliati.

I muri di chjusura fundati pocu prufondu sò dinù sott’à l’effettu di u fretu in u terrenu, ciò chì li face inclinà, è quessa cunduce, cù l’azzione ripetuta di u fretu à u filu di u tempu, à a so ribaltata è à a so caduta. Per quessa, sti muri devenu esse fundati à 1,0 m di prufundità, s’è u terrenu hè periculosu à u fretu.