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Indagini sperimentali a suzione controllata per la valutazione delle proprietà idro-meccaniche di una miscela sabbio-limosa compattata
A causa delle continue fluttuazioni del livello idrometrico e delle variazioni delle condizioni climatiche, gli argini fluviali subiscono frequenti modifiche del grado di saturazione e della distribuzione delle pressioni neutre, che influenzano fortemente le prestazioni di tali opere in terra, sia in termini di caratteristiche di filtrazione che di condizioni di stabilità. Al fine di approfondire tali aspetti, è stata condotta una campagna sperimentale volta a investigare la risposta idro-meccanica di una miscela di sabbia limosa compattata, rappresentativa del materiale impiegato per la costruzione dei rilevati arginali degli affluenti del fiume Po; i risultati dell’indagine sperimentale sono presentati e discussi in questo contributo. Per garantire l’uniformità delle condizioni iniziali, i provini sono stati ricostituiti utilizzando l’energia di compattazione Proctor standard, al fine di ottenere uno specifico peso per unità di volume secco e contenuto d’acqua. Le prove triassiali ed edometriche effettuate a controllo di suzione sono state progettate e realizzate per mettere in luce l’effetto dei processi di essiccamento e imbibizione, nonché delle tensioni di confinamento, sulle caratteristiche di resistenza e compressibilità del materiale testato. Per imporre i valori di suzione prestabiliti ai provini di terreno, è stata impiegata la nota tecnica della traslazione degli assi. Durante i test sono stati simulati intervalli di suzione tipici per gli argini fluviali, che tengono conto delle variazioni stagionali e giornaliere delle condizioni idrauliche al contorno. I provini parzialmente saturi hanno mostrato una maggiore resistenza al taglio e rigidezza all’aumentare della suzione, rispetto ai campioni saturi. I risultati dell’indagine sperimentale possono fornire utili indicazioni per la valutazione dei margini di sicurezza effettivi per gli argini fluviali, soggetti a condizioni di flusso transitorio.
Due to continuous water level fluctuations and changes in climatic boundary conditions, river embankments experience frequent variations in the degree of saturation and suction distributions, which strongly influence earthworks performance, both in terms of infiltration regime and stability conditions. For these reasons, an experimental campaign aimed at investigating the hydromechanical response of a compacted silty sand mixture, representative for the embankment earthfills of the river Po tributaries (Italy), has been carried out and the main results are reported and discussed in this paper. To promote homogeneity and initial conditions consistency, the specimens were reconstituted at target dry unit weight and moisture content, by using the standard Proctor compaction energy. Suction-controlled triaxial and oedometer tests were designed and carried out to highlight the effect of drying and wetting stress paths, as well as confining stresses, on strength and compressibility characteristics of the tested material. The well-established axis translation technique has been used for controlling matric suction inside the samples. Typical suction ranges for the embankment, assessed through field monitoring of seasonal and daily hydraulic changes, have been imposed during the tests. Unsaturated specimens consistently exhibited a higher shear strength and stiffness with the increase of suction, compared to the saturated samples. The outcome of the present mechanical characterization may provide some meaningful geotechnical insights for the assessment of river embankment actual safety margins under transient seepage groundwater flow.
Keywords: unsaturated silty sand mixture, suction-controlled laboratory tests.
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