Introduzione

Con il termine “modifiche meccaniche del terreno” ci si riferisce all’addensamento dello stesso mediante l’applicazione di forze esterne.

La deformazione progressiva di un terreno comporta sempre una diminuzione di volume e si manifesta in modo differente a seconda della tipologia dello stesso. Se nei pori del terreno è presente solo aria (terreni granulari quali ghiaia e ciottoli) la variazione di volume avviene rapidamente perché l’aria, che risulta compressibile, può fuoriuscire rapidamente. Se il terreno risulta saturo (limi e argille), poiché l’acqua risulta incomprimibile, la variazione di volume si genera a seguito della sua espulsione (fenomeno di filtrazione); ciò richiede tempi lunghi in relazione alla permeabilità del terreno. In terreni parzialmente saturi inizialmente avviene l’espulsione dell’aria e solo successivamente si instaurerà un fenomeno di filtrazione con espulsione dell’acqua presente nei pori.

Col termine compattazione o compressione si intende quindi la suscettività del terreno a variare il volume solo per effetto dell’espulsione dell’aria nei vuoti, ed ha come diretta conseguenza una diminuzione di volume dei vuoti stessi ed un aumento della densità dei terreni dovuta ai mutui avvicinamenti delle particelle solide. Il volume della frazione solida e il contenuto d’acqua rimangono pressoché costanti.

Schema compattazione del terreno
Fig. 1.2.1: Schematizzazione della compattazione

E’ un fenomeno irreversibile proprio di terreni granulari che si esaurisce rapidamente e può essere anche provocato meccanicamente. Questa procedura implica che le particelle di terreno vengano compattate mediante l’applicazione di carichi elevati e improvvisi o di forze dinamiche; quest’addensamento può tuttavia essere accompagnato dallo schiacciamento e dalla frantumazione di parte dei grani di terreno o delle particelle di roccia.

Gli obiettivi principali della compattazione dei terreni sono:

Ø  Incrementare la resistenza al taglio

Ø  Ridurre la comprimibilità

Ø  Ridurre la permeabilità

Ø  Diminuire la probabilità di liquefazione

Ø  Incrementare la durabilità

Se eseguita correttamente e controllata, la compattazione può inoltre contribuire a ridurre la variabilità delle proprietà ingegneristiche del terreno in un deposito naturale o in rilevato costruito dall’uomo.

Le strategie sviluppate per ottimizzare questo processo possono essere così elencate:

Ø nel caso di rilevati/riempimenti costruiti dall’uomo specificare le condizioni di posa in opera (contenuto d’acqua, densità, profondità degli strati, ecc.);

Ø scelta del mezzo di compattazione più idoneo (rullo, compattatore vibrante, schema tamping, ecc.);

Ø definizione di adeguate procedure di controllo (tipo e numero di prove, valutazione statistiche, ecc.).

Cenni storici

La compattazione è il metodo di miglioramento del terreno più adottato; esso riveste una notevole importanza nella costruzione di autostrade, aeroporti e di opere marittime, e nella preparazione dei terreni di fondazione. Notevoli sviluppi delle tecniche di compattazione si sono avuti all’inizio del 1900, a seguito dell’incremento di traffico stradale e dei carichi trasmessi dalle ruote.

In seguito, nel 1930, la costruzione di grandi dighe di terra forzò l’adozione di un approccio scientifico alla compattazione, in assenza del quale il loro collasso avrebbe avuto conseguenze catastrofiche.