CAUSE DELLA PERDITA DI RESISTENZA AL TAGLIO DOPO IL RAGGIUNGIMENTO

In Fig. 7.30 sono riportati i risultati dei test svolti da Seo et al. (2007) nell’ambito del loro studio focalizzato a determinare l’influenza dell’umidità sulla resistenza al taglio tra geomembrane e geotessuti tramite un dispositivo di taglio diretto di grandi dimensioni (300 mm x 300 mm) capace di misurare la resistenza al taglio di picco e quella residua

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per uno spostamento di 80 mm. Seo et al. hanno analizzato il comportamento di attrito delle interfacce geomembrana liscia – geotessuto non tessuto (GT/S-GM) e delle interfacce geomembrana ruvida – geotessuto non tessuto (GT/T-GM) sotto condizioni asciutte e bagnate.

Fig. 7.30. Relazione tra sollecitazione di taglio e spostamento per interfacce geotessuto – geomembrana con

un carico normale di 100 kPa. (Seo et al._2007)

Si può vedere come la resistenza al taglio di picco sia seguita da una significativa riduzione di resistenza (“riduzione post-picco”), all’aumentare dello scorrimento di taglio per tutte le interfacce. Per l’interfaccia con una geomembrana liscia (GT/S-GM) la resistenza al taglio di picco dell’interfaccia si mobilita solitamente per uno spostamento tangenziale di circa 3 mm. Mentre, per l’interfaccia con una geomembrana ruvida (GT/T-GM), la resistenza al taglio di picco si mobilita per uno spostamento compreso tra 10 mm e 40 mm. Quindi per mobilitare la resistenza di picco delle interfacce con geomembrane ruvide è necessario uno spostamento maggiore rispetto al caso delle interfacce con geomembrane lisce. Tali differenze di comportamento di resistenza vanno attribuite ai differenti meccanismi di rottura caratteristici delle due diverse interfacce. Nel caso delle interfacce GT/T-GM, la geomembrana ruvida si incastra nelle fibre del geotessuto e le strappa in seguito ad uno scorrimento. La Fig. 7.31 illustra una foto scattata con un microscopio elettronico, nella quale si vede la rottura dei filamenti del geotessuto causata

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dalla geomembrana ruvida nei test svolti con l’interfaccia GT/T-GM. Ossia, il comportamento delle interfacce GT/T-GM non è caratterizzato da scorrimento ma dallo strappo delle fibre del geotessuto da parte della superficie ruvida della geomembrana. Invece, per le interfacce comprendenti geomembrane lisce (GT/S-GM) il principale meccanismo di rottura è rappresentato dal solo scorrimento ed in seguito ai test svolti non è stata rilevata alcuna lacerazione dei filamenti del geotessuto.

Fig. 7.31. Rottura dei filamenti del geotessuto durante il taglio di una interfaccia geomembrana ruvida –

geotessuto non tessuto (GT/T-GM). (Seo et al._2007)

Riassumendo, il meccanismo di rottura delle interfacce geomembrana liscia – geotessuto non tessuto è caratterizzato da scorrimento, mentre quello delle interfacce geomembrana ruvida – geotessuto non tessuto può essere caratterizzato da una combinazione di scorrimento, di levigatura della superficie della geomembrana ruvida e di lacerazione delle fibre del geotessuto da parte della superficie ruvida della geomembrana (Fig. 7.31). È proprio per questo motivo che le interfacce con geomembrana ruvida raggiungono una resistenza di picco maggiore rispetto a quelle con geomembrana liscia.

Come abbiamo già visto nel Cap. 3, Stark et al. (1996) dimostrarono che la resistenza a taglio di una interfaccia geomembrana ruvida – geotessuto non tessuto è indipendente

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dalla velocità di scorrimento. Infatti, come si può vedere in Fig. 3.3, dove sono rappresentati i valori di resistenza al taglio di picco e residui di cinque test svolti in un intervallo di velocità di taglio compreso tra 0.029 mm/min e 36.7 mm/min e sotto una sollecitazione normale di 96 kPa, i valori di picco e quelli residui variano leggermente al variare della velocità di taglio. La Fig. 3.3, inoltre, illustra la perdita di resistenza al taglio dopo il raggiungimento di un valore di picco per una tipica interfaccia geomembrana ruvida – geotessuto non tessuto. Si può vedere che la resistenza al taglio di interfaccia residua è il 50% ÷ 60% inferiore rispetto ai valori di resistenza di picco per le velocità di spostamento considerate.

La perdita di resistenza al taglio dopo il raggiungimento di un valore di picco per una interfaccia geomembrana ruvida – geotessuto non tessuto, come abbiamo già detto, va principalmente attribuita all’estrazione e alla lacerazione dei filamenti del geotessuto durante il taglio. L’ulteriore deformazione di taglio sembra pettinare o orientare queste fibre distaccate parallelamente alla direzione del taglio. Di conseguenza, la maggior parte dei filamenti dei campioni testati risultano orientati parallelamente alla direzione del taglio. Questo meccanismo di rottura è rappresentato nelle Fig. 7.32 e 7.33. La Fig. 7.32 presenta una fotografia scattata con un microscopio elettronico di un geotessuto non tessuto agugliato e calandrato prima dell’applicazione del taglio. Si può vedere che i filamenti sono orientati in modo casuale e sono inizialmente legati tra loro. La Fig. 7.33 presenta una fotografia scattata con un microscopio elettronico di un geotessuto non tessuto agugliato e calandrato in condizioni di resistenza residue, in seguito all’applicazione del taglio tramite un Apparecchio Anulare di Taglio Diretto. Si può vedere che la maggior parte dei filamenti sono orientati parallelamente alla direzione del taglio. Va osservato che la lucidatura della superficie della geomembrana, inoltre, contribuisce alla perdita di resistenza al taglio dopo il raggiungimento di un valore di picco specialmente per alti valori di sollecitazione normale.

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Fig. 7.32. Filamenti di un geotessuto non tessuto agugliato e calandrato prima del taglio. (Stark et al._1996)

Fig. 7.33. Filamenti di un geotessuto non tessuto agugliato e calandrato orientati parallelamente alla

direzione del taglio dopo 1000 mm di spostamento in un Apparecchio Anulare di Taglio Diretto. (Stark et al._1996)

Questo meccanismo rottura è in accordo con le osservazione fatte in campo che descrivono una grande resistenza alla deformazione a taglio quando un geotessuto non tessuto viene posto in contatto con una geomembrana ruvida. Questa grande resistenza

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viene a volte attribuita ad un meccanismo di attaccamento simile a quello tipico del velcro. Tuttavia, dopo aver trascinato il geotessuto non tessuto sulla geomembrana ruvida per una piccola distanza, la resistenza al taglio o l’effetto velcro solitamente si riduce. Questo suggerisce che alcuni dei filamenti si sono rotti oppure sono stati estratti durante lo scorrimento, con conseguente diminuzione della resistenza al taglio.

Per facilitare il collocamento dei geotessuti non tessuti sopra alle geomembrane ruvide solitamente si utilizza uno strato di separazione, ad esempio un foglio di plastica (Visqueen), una geogriglia o altri materiali, disposto in sommità della geomembrana prima di stendere il geotessuto. Dopo che il geotessuto è stato allineato correttamente viene rimosso lo strato di separazione.