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An experimental investigation into the permeability and filter properties of pervious concrete for deep draining trenches

Valore Calogero Ziccarelli Maurizio Muscolino Sandro Rino
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2018
Numero:
3
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 3/2018
DOI:
10.19199/2018.3.0557-1405.007

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Ricerche sperimentali sulle proprietà drenanti e filtranti del calcestruzzo permeabile per trincee drenanti profonde.

La riduzione delle pressioni interstiziali rappresenta uno degli interventi più efficaci per stabilizzare le frane e per migliorare le condizioni di stabilità di pendii marginalmente stabili che siano sede di una o più falde idriche sotterranee. Per tale finalità sono state impiegate da molto tempo le trincee drenanti, realizzate con comuni escavatori e riempite di materiali sciolti. Tali modalità costruttive non possono essere impiegate se si devono realizzare trincee drenanti profonde, per le quali occorre ricorrere a mezzi di scavo da tempo disponibili per la realizzazione dei diaframmi e dei pali secanti. Tuttavia, gli uni e gli altri non possono essere realizzati con materiali sciolti, ossia non cementati, dal momento che lo scavo di un pannello (o di un palo) intermedio in adiacenza a pannelli già realizzati provocherebbe il collasso di questi ultimi (a meno che non si utilizzi il complicato e lento metodo del tubo gobbo). Questo problema si può risolvere con l’impiego di calcestruzzo permeabile. Abitualmente si impiega il calcestruzzo senza frazione fina, confezionato con inerti con la granulometria della ghiaia media, cemento e acqua. Tale tipo di calcestruzzo è caratterizzato da alta permeabilità, ma non ha proprietà di filtro protettivo nei riguardi dei terreni a grana fina e medio-fina nei quali la trincea drenante è incassata. La capacità del calcestruzzo di funzionare anche come filtro è fondamentale per prevenire processi di erosione interna nei terreni adiacenti alla trincea drenante.Il calcestruzzo permeabile non soffre, naturalmente, il problema della stabilità interna, essendo gli inerti legati dal cemento. Con la ricerca, della quale si riferiscono i principali risultati, è stato dimostrato per via sperimentale che è possibile escogitare composizioni (mix-design) del calcestruzzo permeabile che soddisfano simultaneamente i requisiti riguardanti la permeabilità residua (ovvero dopo una lunga serie di cicli di intasamento), la funzione filtro e la resistenza a taglio. Quest’ultimo requisito è indispensabile per poter realizzare le trincee profonde con le tecniche impiegate per i diaframmi e i pali secanti. Al riguardo è stato provato che si possono confezionare calcestruzzi permeabili con resistenza a compressione semplice sufficiente per assicurare la stabilità di pareti verticali dei pannelli alte parecchie decine di metri dopo tempi di maturazione brevi. Si ritiene che i dati sperimentali riportati nella memoria, ancorché limitati, colmino una lacuna nelle conoscenze sull’argomento in esame e possano costituire un utile riferimento per la progettazione delle trincee drenanti profonde.

The reduction of pore water pressures is one of the most effective measures that can be taken to stabilise landslides or to improve the stability conditions of marginally stable water-bearing slopes. To this end, draining trenches have been used long since. When deep trenches are needed, the usual conventional construction techniques fail and recourse must be made to secant piles or to adjacent vertical panels built by means of the methods well established for diaphragm walls. However, unbonded materials cannot be used, since the excavation of a panel adjacent to previously built ones will instabilise these latter. The problem can be solved using pervious concrete rather than unbonded material. It must meet the following requirements: relatively high hydraulic conductivity, filtering capacity in order to prevent the internal erosion of the soil in which the trench drain is installed, sufficient residual hydraulic conduc-tivity after  possible clogging, sufficient shear strength after a short curing time to avoid the instabilisation of adjacent previously built panels or piles. Results of a laboratory experimental research on the mix-design, the filter capacity, residual permeability and strength of pervious concrete are reported in the paper, proving that proper mix-design can be devised meeting the above requirements; in particular, it is demonstrated that the shear strength of the concrete after a short curing time permits to excavate intermediate panels tens of meters deep without jeopardise the stability of previously built ones.

Keywords: draining trenches, pervious concrete, slope stabilisation, hydraulic conductivity