STUDIO SUL COMPORTAMENTO MECCANICO DEI TERRENI SOTTOPOSTI A CONGELAMENTO ARTIFICIALE MEDIANTE SPERIMENTAZIONE DI LABORATORIO (PROVE CRIOGENICHE)

» Posted in Geosolution Magazine - Edizione n. 1


Nel progetto della Linea 1, Tratta Bassa, della Metropolitana di Napoli sono state realizzate 5 stazioni Si tratta di scavi di notevole profondità in terreni incoerenti sede di falda. Analogo intervento è stato progettato per la Stazione Colosseo della Metropolitana di Roma. Per la realizzazione delle gallerie di stazione è stata applicata la tecnica del congelamento. In particolare, è stato realizzato lungo il contorno del cavo, un rivestimento di terreno congelato al fine di prevenire flussi d’acqua nello scavo ed eventuali fenomeni di instabilità del fronte e del contorno della galleria.

Le barriere di terreno ghiacciato devono possedere caratteristiche tali da assicurare in ogni momento la stabilità e la tenuta idraulica degli scavi. Per tal motivo, in sede preventiva, sono state realizzate una serie di prove sperimentali di laboratorio su campioni di terreno prelevati in sito. Le prove sono state condotte con una attrezzatura appositamente progettata e realizzata dalla TECNO IN S.p.A. illustrata schematicamente nella Figura 1.

L’apparecchio permette di studiare:

  • la diffusione termica (studio del transitorio termico, attraverso l’inserimento di sensori all’interno del provino) e valutazioni sull’influenza del congelamento e dello scongelamento in termini di variazioni di stato tensionale;
  • le caratteristiche meccaniche (resistenza e sue variazioni rispetto alle condizioni naturali di partenza)
  • le variazioni del coefficiente di permeabilità alle diverse temperature;
  • misure dinamiche attraverso la disposizione di bender elements.

Le finalità raggiunte con le prove criogeniche richieste sono le seguenti:

valutare le proprietà assunte dai terreni congelati (per la stabilità dell’arco congelato), mediante prove di compressione triassiale eseguite con pressioni di confinamento variabili e temperature di -10° e -20°;

  • valutare le proprietà assunte dai terreni dopo lo scongelamento (per eventuali cedimenti post-intervento), mediante prove di compressione isotropa eseguite con pressione di confinamento di 300 KPa e temperature a -10° e -20° (congelamento-scongelamento-effetti di detensionamento).

Riferimenti

Lucio Amato – Direzione Tecnica

Giovanni Patricelli

Giuseppe Guadagno

Contractors

Metropolitana di Napoli S.p.A. – Astaldi S.p.A. – Consorzion Metro C Roma S.p.A. – MetroSud S.p.A.

Contesto

Realizzazione delle nuove tratte delle Metropolitane di Napoli e di Roma.

Prove congelate su terreni incoerenti sciolti e rocce lapidee tenere (tufo).

Approccio e soluzioni

Progettazione e realizzazione di una apparecchiatura triassiale per la realizzazione di prove di laboratorio congelate a temperatura controllata.

Keywords

Prove Criogeniche

Prove Congelate

Fig.1  – Schema della cella triassiale criogenica adottata per le prove di laboratorio

Unitamente alle prove congelate, sono state realizzate prove sia triassiali che di compressione isotropa, su provini in condizioni naturali, al fine di avere un riferimento per valutare gli effetti del congelamento e dello scongelamento sulle variazioni strutturali dei campioni ed in particolare sui loro parametri di resistenza (effetto di detensionamento).

Prove sperimentali di laboratorio

Le prove di laboratorio sono state predisposte per la caratterizzazione fisico meccanica dei terreni a diverse temperature. Le proprietà meccaniche dei terreni congelati dipendono in  misura molto marcata dalla temperatura e dal tempo. In particolare per i terreni sciolti la resistenza e la rigidezza sono sensibili alla velocità di deformazione ε.

Le prove sono state condotte con un’attrezzatura illustrata schematicamente nella Figura 1.

La cella è costituita da un sistema di due cilindri separati da un’intercapedine nella quale è stato creato il vuoto per limitare gli effetti della condensa. Nel cilindro interno (contenente il provino) circola il fluido di cella (glicole) che svolge contestualmente la funzione di liquido refrigerante. Il pistone di carico scorre verticalmente in un manicotto a tenuta; a tale pistone è collegato un sensore LVDT che permette la misura della deformazione assiale.

Le prove sono condotte a spostamento controllato. Le misure del carico assiale sono eseguite da una cella fissata al telaio del torchio.

L’apparecchiatura ha tre circuiti di pressione indipendenti, uno per il controllo della pressione di cella e due per la pressione interstiziale nel provino.

 Nelle Figure 2a-b sono illustrati i risultati delle prove di compressione semplice eseguite su campioni di tufo congelati e dopo ciclo di congelamento scongelamento.

In ambedue le Figure, per confronto, sono riportati i risultati delle prove sui campioni di tufo allo stato naturale. Nella Figura 3 sono riassunti i valori della resistenza a trazione indiretta ottenuti mediante la prova brasiliana su campioni congelati al variare della temperatura. Nella Figura 4 sono illustrati i valori della coesione efficace desunti dalle prove triassiali al variare della temperatura raggiunta nella fase di congelamento. Il valore di coesione relativo a T = 15°C si riferisce alla prova triassiale non congelata. Per le prove triassiali congelate i valori della coesione sono stati valutati ipotizzando un angolo di resistenza al taglio pari a triassiale non congelata. I risultati mostrano che la resistenza del tufo dipende in misura molto marcata dalla temperatura. Prove analoghe sono state realizzate sui materiali incoerenti pozzolanici (Fig. 5).

         

Fig. 2a-2b. Risultati delle prove su campioni congelati e dopo ciclo di congelamento-scongelamento

 

Fig. 3. Resistenza a trazione al variare della temperatura                 Fig. 4. Valori della coesione al variare della temperatura desunti dalle prove triassiali

Fig. 5. Prove di caratterizzazione meccanica su materiali piroclastici incoerenti (pozzolana) sottoposti a congelamento a differenti temperature

Case History - Prove Congelate
Case History - Prove Congelate
Case History-Prove Congelate.pdf
View post
2.7 MiB
580 Downloads
Dettagli...

20097 SAN DONATO MILANESE (MI) Via Marcora, 52 - tel. 02.49680501 - fax. 02.49680502
80142 NAPOLI - II Trav. Strettola S.Anna alle Paludi, 11 - tel. 081.5634520 - fax. 081.5633970
07046 PORTO TORRES (SS) - P.za Garibaldi, 14 - tel. 346.0363883
TECNOIN Mozambique Lda - Sede Legale: Rua Brado Africano, 41, Maputo, Mozambico
TECNO IN S.p.A. - tecnoin@tecnoin.it

Partita I.V.A.: 05016170630 - Iscritta al Registro Imprese di Milano: Numero REA 1953725