E' prassi comune ritenere che il comportamento dei terreni sia governato dal principio delle tensioni efficaci (Terzaghi, 1923) relativo a condizioni di totale saturazione e che questâultima rappresenti la condizione di maggiore criticita' ; in realta' , e' oramai acclarato - a partire dagli studi di Newitt e Comway-Jones (1958), per giungere a Mitarai e Nori (2006) passando tramite gli approfondimenti di Alonso et al. (1999) - che la condizione generale e' quella pertinente la parziale saturazione mentre la totale saturazione delle terre rappresenta soltanto una condizione particolare.
La Meccanica delle Terre discende da quella del Continuo; quindi, affinche' continuasse a valere la struttura fisico-matematica, i terreni sono stati assimilati a due mezzi continui (scheletro solido con vuoti interparticellari saturi) che interagiscono attraverso il principio delle tensioni efficaci.
Il problema discende dalla constatazione che la Meccanica delle Terre deriva da quella del Continuo, avendone mutuato lâintera struttura fisico-matematica ma dovendo nel contempo "trattare" 3 mezzi continui (lo scheletro solido e la fase fluida circolante negli spazi interparticellari) che agiscono in parallelo spartendosi gli stati tensionali; quindi, nellâottica di una necessaria semplificazione matematica degli argomenti correlati, la totale saturazione deve essere considerata soltanto un mero artificio matematico-sperimentale considerato che i vantaggi che ne derivano possono essere riassunti in soli tre punti:
- l'analisi e' ridotta a due soli mezzi continui (figura in alto), che interagiscono secondo il principio delle tensioni efficaci nonche' tramite l'equazione di continuita' della fase fluida rispetto a quella solida;
- misurando in laboratorio la quantita' di acqua drenata durante le prove di compressione cilindrica si risale con immediatezza alla variazione di volume dei provini;
- le prove possono essere replicate ed i risultati confrontati tra loro.
Relativamente all'ultimo punto, sia sufficiente riflettere sulla necessita' di poter/dover eseguire prove in differenti laboratori e sugli stessi terreni in relazione a necessita' di carattere legale (cause civili e penali). Purtroppo, pero', nei testi di geotecnica il problema della parziale saturazione, e gli argomenti ad essa connessi, non sono mai sviluppati - se non talora appena accennati - probabilmente perche' ancora non entrano nell'uso comune impedendo, di fatto, la divulgazione delle implicazioni associate i cui risvolti possono essere abilmente sfruttati nella prassi professionale.
A titolo di esempio, utilizzando quanto sviluppato in âMeccanica delle Terre â parte Iâ - paragrafi 5.4.1 (Fenomeni di superficie: la tensione superficiale), 5.4.2 (Fenomeni di superficie: forze di suzione e coesione apparente) e 5.4.3 (Fenomeni capillari: la risalita antigravitazionale) â si scopre la possibilita' di poter sfruttare la parziale saturazione (da risalita capillare) per progettare fronti di scavo temporanei, anche nelle sabbie sciolte, evitando il ricorso alle onerose opere di sostegno temporanee; quindi, pur rimandando al testo per la trattazione completa dellâargomento, si scopre lâesistenza di semplici relazioni lineari che collegano le dimensioni granulometriche delle terre con le forze di serraggio, imputabili allâacqua capillare, capaci di sviluppare elevate âcoesioni apparentiâ.
A titolo di esempio, dallâapplicazione di tali leggi a terreni aventi la taglia granulometrica delle sabbie medie (assimilabili a sfere con raggio di 0,5 millimetri) risulta che lâarea bagnata dal menisco dâacqua, formato dalla risalita antigravitazione, e' inferiore di un ordine di grandezza rispetto a quella delle particelle e che la risalita capillare puo' generare una coesione apparente di 23,5 kPa.
In definitiva, anche senza il ricorso ai seppur necessari modelli di analisi di stabilita', appare evidente che un fronte di scavo nelle sabbie soggette a parziale saturazione tende a rimanere stabile e che tale condizione puo' essere sfruttata per l'intera durata dei lavori a condizione:
- che sia conosciuta la granulometria del terreno, che costituisce una metodologia di laboratorio rapida (soprattutto per terreni sabbiosi) e poco costosa;
- che sia impedita lâevaporazione dal fronte di scavo, anche mediante protezione con semplici teli di plastica;
- che la falda sia stabilmente bassa, poiche' la sua risalita condurrebbe allâannullamento della coesione apparente.
Concludendo, soltanto dalla conoscenza profonda di tutti gli argomenti che compendiano la Geotecnica risulta possibile sfruttare tutte le âscucitureâ che tale affascinante materia offre: l'importante e' conoscere i limiti dei modelli di calcolo e i limiti palesati dai terreni quando sottoposti a percorsi tensionali e cinematici di diversa natura.
foto gentilmente concessa da: Accademia della Sabbia (www.accademiadellasabbia.it)
L'articolo originale e' presente sul magazine di Dario Flaccovio Editore: http://magazine.darioflaccovio.it/2013/03/28/terreni-parzialmente-saturi-implicazioni-pratiche/
