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ANALISI MULTI-SCALARE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO DI TERRENI NON SATURI

Il progetto di ricerca prevede lo svolgimento di prove di laboratorio finalizzate alla acquisizione di misure sperimentali del comportamento meccanico di alcuni terreni parzialmente saturi, che saranno sottoposti a differenti processi di imbibizione e deformazione, analoghi a quelli che avvengono in pendii naturali e/o artificiali per effetto di precipitazioni meteoriche. Le misure sperimentali saranno ottenute con riferimento a provini standard di dimensioni decimetriche ed utilizzando apparecchiature avanzate dotate di dispositivi per il controllo e la misura della suzione e del contenuto d’acqua. Le prove di laboratorio eseguiranno riguarderanno la resistenza a rottura, misurata tramite apparecchiature differenti, quali quella triassiale, di taglio diretto, e di taglio semplice. Inoltre, si valuterà l’effetto di un differente valore di suzione e utilizzando differenti gradienti idraulici e/o differenti velocità di imbibizione. Tali prove di laboratorio saranno condotte in condizioni lontane dal limite di rottura per taglio, potendo così osservare l’eventuale insorgenza di fenomeni di “collasso volumetrico” e/o di vera e propria liquefazione statica. Le prove saranno anche estese a casi di terreno, in condizioni prossime al limite di rottura, per valutare l’incidenza delle condizioni iniziali e di prova, sulla evoluzione post-rottura del comportamento meccanico del terreno. Alcune di queste prove sperimentali potranno essere utilmente svolte anche in collaborazione con Università straniere, presso le quali sono disponibili ulteriori apparecchiature avanzate e/o sono implementate differenti tecniche di misura. Ulteriori prove saranno condotte su campioni di più ridotte dimensioni (centimetrici) con la finalità di investigare il comportamento dei singoli grani componenti il terreno ed i vuoti ad essi interconnessi, solo in parte riempiti di acqua in condizioni di condizioni di parziale saturazione. Tali prove si svolgeranno utilizzando la tecnica non distruttiva della tomografia ai raggi X, che consiste nell’acquisire molteplici radiografie del campione da diverse angolazioni. Dalle radiografie, con un algoritmo basato sul concetto della proiezione inversa, si passa all’immagine tridimensionale del campione, composta da voxel con diverse intensità di grigio. Con il metodo della segmentazione, ogni voxel viene assegnato ad una delle tre fasi del campione, ottenendo una nuova immagine in tre intensità di grigio, da cui ricavare informazioni sulle proprietà fisiche del campione. Con la correlazione di immagini saranno valutati gli spostamenti tra le particelle durante la fase di carico o di imbibizione del campione. Complessivamente, i risultati attesi dovrebbero fornire un utile contributo alla comprensione ed alla caratterizzazione quantitativa dei processi tenso-deformativi idro-meccanici che possono coinvolgere terreni parzialmente saturi di notevole interesse ingegneristico, quali ad esempio i terreni vulcanici sede di possibili fenomeni di liquefazione, oppure i terreni derivanti da degradazione naturale o frantumazione antropica delle rocce.