Con questo articolo affrontiamo un argomento molto semplice, discorsivo, privo di formule ed anche molto trattato all’università: l’identificazione e classificazione dei terreni. Nel prosieguo vi sarà qualche riferimento alle British Standards, le norme britanniche, che sono tra le migliori insieme a quelle statunitensi.

Il problema affrontato da questo argomento risiede nella classificazione dei terreni esistenti, estremamente diversi tra loro per caratteristiche varie, come dimensione delle particelle, tessitura, struttura, ecc. La variabilità in questo caso è infinita. Sorge dunque il problema di ricorrere a poche famiglie di terreni che possano essere accomunate da medesime caratteristiche. Ciò che interessa all’ingegnere strutturista è ovviamente il comportamento meccanico dei terreni.

Si possono individuare anzitutto 4 grandi famiglie:

1. terreni a grana molto grossa;
2. terreni a grana grossa con più del 65% in sabbia e ghiaia;
3. terreni a grana fine con più del 35% in limo ed argilla;
4. terreni organici.

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Alla prima prima famiglia appartengono:

• blocchi, con diametro delle particelle superiore ai 200 mm;
• ciottoli, con diametro delle particelle compreso tra 60 e 200 mm.

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Alla famiglia dei terreni a grana grossa appartengono:

• ghiaia, con diametro delle particelle compreso tra 2 e 60 mm;
• sabbia, con diametro delle particelle compreso tra 0.06 e 2 mm.

In particolare si distingue:

• ghiaia grossa, tra 20 e 60 mm;
• ghiaia media, tra 6 e 20 mm;
• ghiaia fine, tra 2 e 6 mm;
• sabbia grossa, tra 0.6 e 2 mm;
• sabbia media, tra 0.2 e 0.6 mm;
• sabbia fine, tra 0.06 e 0.2 mm.

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Alla famiglia dei terreni a grana fine appartengono:

• limo, con diametro delle particelle compreso tra 0.002 e 0.06 mm;
• argilla, con diametro delle particelle inferiore a 0.002 mm.

In particolare per il limo si distingue:

• limo grosso, tra 0.02 e 0.06 mm;
• limo medio, tra 0.006 e 0.02 mm;
• limo fine, tra 0.002 e 0.006 mm.

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Infine, alla famiglia dei terreni organici appartengono:

• argilla, limo o sabbia organici;
• torba.

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Ghiaia e sabbia sono visibili ad occhio nudo ed è possibile effettuare una descrizione della forma e della granulometria. Per entrambi si parla di buono o cattivo assortimento in funzione della gamma di dimensioni presente nel campione. Un aspetto molto importante risiede nel fatto che generalmente questi terreni sono assortiti con altri di natura diversa, motivo per il quale si opera un’ulteriore distinzione in base alla natura del composito. A seconda della percentuale di limo o argilla presente nei terreni a grana grossa si distingue:

• ghiaia o sabbia debolmente argillosa o debolmente limosa, se la percentuale di limo ed argilla è inferiore al 5%;
• ghiaia o sabbia argillosa o limosa, se la percentuale di limo ed argilla è compresa tra il 5 ed il 15%;
• ghiaia o sabbia molto argillosa o molto limosa, se la percentuale di limo o argilla è compresa tra il 15 ed il 35%.

Alla stessa maniera, anche i terreni a grana fine compositi possono essere ulteriormente classificati:

• argilla o limo sabbioso o ghiaioso, se la percentuale di sabbia o ghiaia è compresa tra il 35 ed il 65%;
• argilla o limo, se la percentuale di sabbia o ghiaia è inferiore al 35%.

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Per maggiori informazioni ci si riferisca alla “Table 13 – Identification and description of soils” della British Standard 5930:1999 “Code of practice for site investigations“.

Questa classificazione, che sicuramente risulta noiosa la prima volta che la leggiamo o che la ascoltiamo all’università, è invece particolarmente importante per la modellazione meccanica di un terreno. Vi sono due principali caratteristiche che distinguono le argille dai terreni a grana grossa:

1. variazioni di volume;
2. forze di superficie.

I terreni a grana grossa sono come sfere metalliche che si muovono rigidamente l’una rispetto all’altra; al contrario, le argille possono subire variazioni di volume indotte principalmente da:

1. applicazione dei carichi;
2. variazioni del contenuto di acqua.

Questi aspetti sono particolarmente importanti se si pensa alle conseguenze: una riduzione del contenuto di acqua (ovvero le argille si asciugano) può comportare la fessurazione del terreno.

Per quanto riguarda le forze di superficie, esse sono direttamente legate alla più nota e specifica coesione. Cerchiamo di spiegare perché la coesione è riferita ai terreni a grana fine considerando anzitutto le due principali forze in gioco:

1. forze di massa, proporzionali al volume dei granelli, quindi proporzionali al cubo del diametro equivalente;
2. forze di superficie, proporzionali all’area della superficie dei granelli, quindi proporzionali al quadrato del diametro equivalente.

Ne consegue che nei terreni a grana grossa le forze di superficie sono trascurabili rispetto alle forze di massa, quindi del peso proprio. La sabbia in una clessidra, ad esempio, scorre tranquillamente senza risentire della presenza delle forze di superficie.

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Per chiarimenti, segnalazioni ed altro è possibile contattare l’autore a:

ofs@hotmail.it

Ing. Onorio Francesco Salvatore