ITALIANO

Il corso di Principi di Geotecnica rappresenta il primo momento in cui lo studente si trova a trattare problemi di Ingegneria che riguardano un mezzo globalmente definibile come continuo e costituito da fasi (o materiali) molto differenti: un sistema di particelle ed il fluido (sia esso acqua o gas) presente nei pori. Verranno esaminati problemi semplici trattando esclusivamente il materiale e le specificità che lo caratterizzano.

L. Picarelli, Appunti di Geotecnica con 100 esercizi risolti (Edizioni Efesto, Edizioni Hevelius).

L’insegnamento ha lo scopo di mettere lo studente in condizione di applicare ai sistemi particellari asciutti o saturi d’acqua le nozioni della meccanica del continuo e della meccanica dei fluidi acquisite in altri corsi di base, stimolando le sue capacità critiche in relazione alle problematiche geotecniche attese.
Al termine del corso, lo studente avrà gli elementi per:
- comprendere ed interpretare il comportamento dei sistemi particellari tenendo conto della interazione fra le fasi costituenti;
- costruire il “modello geotecnico di sottosuolo”.

Per affrontare con profitto le tematiche del corso, lo studente dovrà possedere una buona conoscenza di tutte le discipline fisico-matematiche propedeutiche oltre che degli elementi di base della Meccanica dei Fluidi e del Continuo.

Il corso ha una struttura tradizionale, con lezioni frontali ed esercitazioni assistite.

La preparazione verrà valutata mediante una prova scritta e orale di accertamento finale.

OGGETTO DEL CORSO
Inquadramento. Problematiche geotecniche nel campo dell’Ingegneria Civile e dell’Ambiente ed il Territorio.

I TERRENI COME SISTEMI PARTICELLARI
Granulometria, forma e dimensione delle particelle. Rapporti volumetrici e ponderali nei terreni. Plasticità ed attività dei terreni a grana fina; densità relativa dei terreni a grana grossa.

GLI STATI TENSIONALI
Tensioni totali, neutre ed efficaci. Il principio delle tensioni efficaci e sua capacità di interpretare il comportamento dei terreni. Capillarità. Stato tensionale litostatico nel caso del mezzo asciutto e del mezzo saturo con acqua in quiete.

FILTRAZIONE E PERMEABILITÀ DEI TERRENI
Definizioni. Misura della conducibilità idraulica mediante prove a carico costante ed a carico variabile. Fattori influenti sulla conducibilità idraulica.
Equazione di Laplace. Soluzione nel caso di moto unidirezionale. Problemi bidimensionali. Influenza della filtrazione sullo stato tensionale litostatico. Sifonamento.

CONSOLIDAZIONE E COMPRESSIBILITÀ DEI TERRENI
Prova di compressione edometrica. Consolidazione monodimensionale, modello fisico di Terzaghi ed equazione risolvente. Grado di consolidazione e calcolo del tempo di consolidazione. Relazioni tra tensioni efficaci, deformazioni volumetriche e tempo: consolidazione primaria e tempo di consolidazione. Modulo edometrico, indici di compressibilità e rigonfiamento, coefficiente di consolidazione e fattori influenti. Preconsolidazione.

RESISTENZA AL TAGLIO DEI TERRENI
Prova di taglio diretto. Relazioni tra spostamenti e resistenza al taglio. Criterio di resistenza di Mohr: coesione ed angolo di attrito. Loro determinazione nelle prove di taglio diretto. Fattori influenti. Prove di compressione triassiale a drenaggio libero (CID). Relazioni tra tensioni e deformazioni. Cerchio di Mohr, giaciture principali e di crisi. Impiego del cerchio di Mohr per la definizione della curva intrinseca. Coefficienti di spinta attiva e passiva. Deformabilità e sua determinazione. Prove di compressione triassiale a drenaggio impedito (CIU). Relazioni tra tensioni e deformazioni. Coefficienti di Skempton.

CAMPIONAMENTO INDISTURBATO E MISURA DEI PARAMETRI IDRAULICI E MECCANICI DEI TERRENI
Effetti del campionamento: pressione neutra residua. Determinazione del grado di preconsolidazione. Misura delle proprietà del terreno mediante sperimentazione su provini indisturbati. Influenza del grado di preconsolidazione. Resistenza non drenata (Prove UU). Fattori influenti.

Italian

In the Principles of Geotechnics class the students will deal for the first time with problems concerning a particulate system, which is globally considered as a continuum, and consists of extremely different materials: solid particles and a fluid (a liquid, a gas or both) filling the pores.
The class will examine simple problems dealing with features and properties of such a particulate system.

L. Picarelli, Appunti di Geotecnica con 100 esercizi risolti (Edizioni Efesto, Edizioni Hevelius).

Using the basic principles of Fluid and Soil Mechanics, students will be able to understand the behaviour of soils accounting for the interaction among the constituent phases. Students will be also stimulated to acquire suitable knowledge and develop interpretative and critical skills to face the geotechnical problems.

At the end of the course, the students will have the necessary elements to:
- understand and interpret the hydraulic and mechanical soil response;
- define the “geotechnical model”.

To face with success the discipline contents, the students should have a good knowledge of the contents of all preparatory classes in Mathematics and Physics.

The structure of the class is a traditional one consisting in lectures and exercises.

The student advancement will be checked through a final written and oral examination.

GENERAL CONTENTS
Geotechnical problems in Civil and Environmental Engineering

SOILS AS PARTICULATE SYSTEMS
Shape and grain size of soil particles. Physical properties. Plasticity and activity of fine-grained soils; density of coarse-grained soils.

STATE OF STRESS
Pore pressure, total stresses and effective stress. The principle of effective stress and use of this for analysis of the soil behaviour. Capillarity. The geostatic state of stress: dry and saturated soils under hydrostatic conditions.
Seepage and hydraulic soil conductivity. Definitions. Measurement of the hydraulic conductivity or reconstituted soils through constant and variable hydraulic head tests. Influencing factors.
The Laplace equation. Seepage solutions for the 1D case. Influence of water seepage on the geostatic stress field. Quick conditions.

CONSOLIDATION AND COMPRESSIBILITY
The confined compression test. Solution for 1D consolidation problems. The degree of consolidation and the consolidation time. The relationships among effective stresses, volumetric strains and time: primary consolidation and consolidation time. The soil stiffness. Measurement of the main compressibility parameters (compressibility and swelling indexes, coefficient of consolidation, constrained modulus); influencing factors. Normally and overconsolidated soils. The overconsolidation ratio.

SHEAR STRENGTH
Direct shear test. Relationship between soil displacements and shear strength. The shear strength criterion. Soil cohesion and friction angle and measurement through direct shear tests. Influencing factors. Drained triaxial compression tests. Stress-strain relationships. Mohr’s circle. Shear stress envelope. Coefficients of active and passive earth pressure. Soil deformability. Measurement of the Young modulus. Undrained triaxial compression tests. Stress-strain relationships and excess pore pressure. Skempton-s coefficients. Shear strength. Undrained soil stiffness.

SAMPLING AND MEASUREMENT OF THE HYDRAULIC AND MECHANICAL PARAMETERS OF NATURAL SOILS
Effects of sampling: residual pore pressure. Determination of the overconsolidation ratio. Measurement of hydraulic conductivity, soil stiffness and shear strength through laboratory tests. Influence of the overconsolidation degree. Measurement of the undrained strength.