04.3 - Prova di Compressione Triassiale
04.3 - Prova di Compressione Triassiale
La prova triassiale è una delle più complete ed è finalizzata a indagare la resistenza dei terreni e le caratteristiche di deformabilità.
Un provino cilindrico è posto tra 2 basi rigide, confinato lateralmente da una membrana, ed è sollecitato in condizioni di simmetria assiale tramite un fluido in pressione che agisce in direzione assiale.
Le tensioni in gioco sono - prova a carico misto:
- Tensione isotropa esercitata tramite il fluido;
- Incremento di sforzo assiale verticale indotto da una pressa.
L'apparecchiatura di prova
La cella triassiale
L'apparecchiatura è costituita da un involucro cilindrico alle cui estremità a sono presenti due flange metalliche a realizzare un volume chiuso e isolato dall'esterno.
La cella è dotata di un asse di carico idoneo a trasferire al provino la deformazione assiale imposta dalla pressa.
La flangia superiore presenta una valvola di sfiato necessaria a permettere la fuoriuscita dell'aria durante il riempimento della cella con acqua
La base della cella presenta un foro collegato a dei tubi di alimentazione dell'acqua.
Con l'apparecchio è possibile:
- Esercitare una pressione totale isotropa mediante l'acqua di cella
- Misurare la pressione interstiziale del provino
- Far avvenire e controllare la consolidazione isotropa e misurare i volumi di acqua espulsa o rientrata nel provino attraverso i tubi di drenaggio
- Deformare assialmente il provino a velocità costante e controllata fino alla rottura misurando la forza assiale attraverso la cella di carico posta all'esterno della cella e collegata in serie al pistone di carico
- Misurare le deformazioni assiali del provino durante la compressione assiale
Pressa
La pressa deve consentire l'avanzamento continuo del pistone con velocità costante.
Membrana
Il provino è confinato da una membrana molto flessibile che lo isola idraulicamente dall'acqua di cella.
È impermeabile e sufficientemente flessibile da permettere le deformazioni del provino.
Pietre porose
Pietra porosa
Le pietre porose hanno lo scopo di connettere idraulicamente il provino con il contenitore d'acqua.
Hanno due diverse dimensioni:
- Pietra superiore: A contatto con la testa di carico, evita attriti con l'anello rigido nel corso della deformazione del provino. Ha diametro inferiore all'#Anello Edometrico di circa
- Pietra inferiore: ha diametro leggermente maggiore di quello dell'anello, e si adatta al fondo del contenitore
Le pietre porose sono costituite da Bronzo sinterizzato, Carburo di silicio, Ossido di alluminio o altri materiali non attaccabili chimicamente dai fluidi interstiziali.
La loro porosità deve essere in grado di assicurare un libero deflusso d'acqua nel corso della prova. La loro permeabilità deve essere maggiore di quella del provino di almeno
Per evitare l'ostruzione dei pori da parte di materiale del provino, tra quest'ultimo e la pietra porosa è posto un disco di carta da filtro.
Carta da filtro
Oltre alla carta da filtro presente tra il provino e le #Pietre porose come nel caso delle Prova edometrica e Prova di taglio diretto, è presente carta da filtro anche tra il provino e la #Membrana.
Questa consente il drenaggio dell'acqua anche attraverso le superfici laterali del provino. La carta è infatti incisa con delle scanalature verticali che permettono il passaggio dell'acqua.
Strumenti di controllo e strumenti di misura
Controllo delle pressioni di cella e della contropressione
#La cella triassiale è collegata a 2 sistemi distinti per:
- Alimentazione dell'acqua
- Regolazione della pressione dell'acqua
La pressione nei sistemi di drenaggio è detta #Contropressione.
I dispositivi più diffusi per la misurazione della contropressione sono:
- Aria compressa
- Vaschette acqua/mercurio
- Pompe ad olio
Misure del carico assiale e degli abbassamenti del provino
La misura del carico assiale si esegue con un anello dinamometrico o con una cella di carico.
Si misura invece lo spostamento relativo tra pistone e flangia superiore della cella per misurare la variazione dell'altezza delprovino
Misura delle pressioni interstiziali
La misura della pressione interstiziale si misura mediante la pressione del liquido di drenaggio all'interno dei tubi di drenaggio.
Questo può essere fatto solo in condizioni di completa saturazione del provino.
Per eseguire le misurazioni si usa un trasduttore elettrico che trasforma in segnale elettrico la deformazione di una membrana elastica.
Misurazione delle variazioni di volume
La variazione di volume del provino si esegue misurando il volume di acqua interstiziale espulsa o assorbita attraverso i circuiti di drenaggio.
I volumi corrispondono in quanto il provino è mantenuto saturo.
Procedure di prova
La prova triassiale permette in realtà di eseguire diversi tipi di prova, a seconda che si lavori con il provino consolidato o meno, o che le condizioni siano o meno drenate.
- #Tx-UU - Prova triassiale non consolidata non drenata
- #Tx-CID - Prova triassiale consolidata drenata
- #Tx-CIU - Prova triassiale consolidata non drenata
Tx-UU - Prova triassiale non consolidata non drenata
Non la vediamo
Tx-CID - Prova triassiale consolidata drenata
Si divide in due fasi:
- Consolidazione
- Rottura
Consolidazione
Il provino è sottoposto a pressione isotropa con incremento della pressione di cella. I rubinetti sono aperti. Si aspetta quindi la fine dei fenomeni di consolidazione.
Si misura regolarmente il volume di acqua espulso
Rottura
Si fa avanzare il pistone a velocità costante e sufficientemente lenta e si misurano:
: Variazioni di altezza del provino : Volume di acqua espulso o assorbito dal provino : La forza assiale trasmessa dal pistone
Elaborazione dati - Tx-CID
Si misura la deformazione volumetrica come:
Si possono pertanto calcolare le nuove dimensioni del provino, supponendo che si mantenga la forma cilindrica:
Si misurano quindi le deformazioni assiale e volumetrica come:
Dove l'altezza e il volume iniziali sono quelli ottenuti alla fine della fase di consolidazione.
Si rappresentano i risultati in termini di:
: Deviatore in funzione della deformazione assiale : Deformazione volumetrica in funzione della deformazione assiale : Deviatore in funzione della pressione efficace media
La prova permette anche di costruire per ogni provino sottoposto a prova sotto condizioni differenti un cerchio di rottura sul piano di Mohr-Coulomb. L'inviluppo di tali cerchi permette di definire il criterio di resistenza per quel terreno
In particolare si noti un'intercetta,
Si ottiene che l'equazione del criterio di resistenza è:
Tx-CIU - Prova triassiale consolidata non drenata
Non la vediamo