Sistema HBC per il trattamento di argille rigonfianti

Tutti tipi di terreno mostrano in qualche misura un comportamento rigonfiante a seguito dell’aumento del contenuto d’acqua, e conseguentemente del grado di saturazione. Ciò accade a causa della riduzione dello sforzo efficace dovuto all’incremento del quantitativo di acqua nel terreno. Il rigonfiamento dovuto a tale causa è generalmente contenuto nella misura dell’1% di free swelling strain, ovvero di deformazione libera, definita dal rapporto tra il sollevamento dovuto all'imbibizione e l'altezza iniziale del campione. 

Tuttavia, in una particolare classe di terreni a grana fine definiti come rigonfianti, tale deformazione può raggiungere un valore superiore al 10%. Ciò comporta gravi problemi dal punto di vista ingegneristico per le deformazioni eccessive, in termini assoluti e differenziali, e notevoli pressioni di contatto su fondazioni, opere di sostegno o rivestimenti di gallerie. I progetti di intervento su terreni rigonfianti possono richiedere la scelta di un tipo di fondazioni specifico per il problema, possono basarsi su metodi incentrati sulla stabilizzazione del terreno, o soluzioni intermedie tra le due. 

La tecnica innovativa denominata “Sistema HBC®” appartiene alla categoria di trattamento del terreno. L’idea alla base del metodo è il controllo del grado di saturazione del terreno attraverso il mantenimento di un valore costante del contenuto d’acqua mediante l’uso di un sistema dedicato per l’immissione di acqua nel terreno, costituito da tubi forati installati al disotto delle fondazioni dell’edificio (in figura il caso di impianto con edificio preesistente) con disturbo minimo attraverso tecniche “no-dig”. 

WeSI Geotecnica ha ricevuto l’incarico di studiare l’evoluzione del grado di saturazione col tempo e dell’ottimizzazione dell’impianto in funzione degli obiettivi preposti. Il progetto di Ricerca e Sviluppo è stato svolto mediante la simulazione di un intervento in presenza di un edificio a fondazioni nastriformi rappresentate nella sezione in figura. Le analisi numeriche sono state condotte in regime di parziale saturazione, superando i limiti del principio degli sforzi efficaci di Terzaghi con la definizione di Bishop e studiando l’evoluzione nel tempo del grado di saturazione (vedi colormap della suzione in figura) e il conseguente sollevamento dell’edificio nel tempo mostrato nel grafico e dovuto al rigonfiamento dell’argilla. Le condizioni iniziali del grado di saturazione hanno consentito d’individuare la distribuzione del valore iniziale di suzione, la tensione che svanisce con la saturazione cessando così di esercitare una funzione di “collante” delle particelle di terreno. 

La correlazione tra la suzione e il grado di saturazione è definita dalla “curva di ritenzione” (Soil Water Characteristic Curve – SWCC) per la cui determinazione WeSI Geotecnica ha sviluppato una procedura che consente di limitare il costo della caratterizzazione idraulica. Lo studio dell’influenza dei parametri di progetto ha riguardato, in particolare, la scelta del numero delle linee di diffusione da installare attraverso la valutazione degli effetti dell’imbibizione sul sollevamento nel tempo delle membrature.

Considerando che l’intervento di miglioramento proposto venga attuato in presenza di un dissesto in atto, le analisi numeriche si sono rivelate uno strumento prezioso per la valutazione qualitativa e quantitativa degli effetti della variazione del grado di saturazione. Il vantaggio sta nella possibilità di poter calibrare l’intervento per massimizzare il beneficio rispetto ai costi del trattamento

La versatilità del metodo degli Elementi Finiti e la grande esperienza maturata dagli specialisti di WeSI Geotecnica nella modellazione 3D consente di valutare nel dettaglio gli effetti dell’intervento in presenza di geometrie non riconducibili a stati piani, sia in termini di disturbo indotto durante la saturazione, sia di valutazione dell’efficacia dell’intervento a breve e lungo termine, considerando contemporaneamente eventuali effetti indotti da consolidazione primaria e secondaria (creep) spesso rilevanti nei terreni a grana fine e includendo l’interazione con strutture adiacenti.