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Muri di sostegno a gravità di terreni piroclastici non saturi: osservazioni e modellazione numerica
L’analisi della condizione di sicurezza di una struttura esistente è un argomento molto delicato ma rappresenta un’opportunità per la comprensione del comportamento meccanico delle strutture, soprattutto geotecniche. Un caso emblematico è rappresentato nella città di Napoli dai muri di sostegno a gravità, realizzati in Tufo Giallo Napoletano, una roccia tenera utilizzata come materiale architettonico in virtù delle sue eccellenti caratteristiche tecniche, presenti. Queste strutture nel tempo hanno mostrato segni di degrado soprattutto della muratura sia per erosione dei mattoni di tufo sia una riduzione della resistenza e in alcuni casi di crolli. Nonostante ciò, nel corso dei secoli, tali opere hanno assolto la loro funzione di contenimento della spinta grazie alla condizione di parziale saturazione del riempimento. L’articolo presenta i risultati di uno studio parametrico sull'analisi di stabilità di queste strutture in regime transitorio indotto da eventi piovosi e/o infiltrazioni d'acqua. L’analisi numerica accoppiata, idraulica e meccanica, è stata eseguita utilizzando il modulo “two-phase flow” del codice FLAC2D [ITASCA, 2007] al fine di portare in conto lo stato di parziale saturazione sia nel processo d’infiltrazione sia nel comportamento meccanico non solo del riempimento ma anche della muratura di tufo, normalmente trascurata. Lo studio evidenzia l'importanza della suzione nella stabilità del sistema terreno-muro.
The safety assessment of an existing structure is a sensitive issue and is certainly a sound benchmark for understanding the mechanical behaviour of the geotechnical structure. In Naples, Italy, most of these structures are gravity retaining walls made of Neapolitan Yellow Tuff, a soft rock abundant in the area and used as primary architectural material for its excellent technical properties. Over time, many of these masonry structures suffered erosion of the tuff bricks as well as moderate reductions in strength. Fortunately, throughout the centuries, they have maintained their retaining functions thanks to the unsaturated nature of the backfill. This paper concerns a parametric study on the stability of these retaining structures under the effect of rainfall or water infiltration. A coupled hydraulic and mechanical analysis is carried out by applying the two-phase flow module of the FLAC2D code [ITASCA, 2007] in order to assess the unsaturated state of backfill and masonry. Particular attention is paid to the analysis of the usually disregarded role of tuff masonry. The analysis highlights the importance of soil suction in the stability of soil-wall system.
Keywords: retaining walls, unsaturated pyroclastic soils and rocks, numerical modelling, infiltration, suction.
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