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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 1/24
STUDI SULLAMECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
Claudio Mancuso
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO IIFACOLTÀ DI INGEGNERIA
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA IDRAULICA, GEOTECNICA ED AMBIENTALE
AMRA - CIMA
Incontro in Memoria di Filippo Vinale – 21.09.2009CIMA – Sant’Angelo dei Lombardi (Avellino)
solido
liquido(acqua)
gas(aria)
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 2/24
RICERCATORI COINVOLTI NEGLI STUDI DI MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
Claudia Zingariello, Ing.Dottore di Ricerca @ UNINA, 2007
Anna d’Onofrio, Ing.Dottore di Ricerca @ UNINA, 1996 Professore @ UNINA
Mahnoosh Biglari, Ing.Ph.D. St. @ IIEES Tehran, Iran
Studente in visita @ UNINA, 2008/09
Roberto Vassallo, Ing.Dottore di Ricerca @ UNINA, 2003Ricercatore @ Univ. della Basilicata
Asli Senem Acikel, Ing.Marie Curie Fell. @ UNINA 2008/09
Celestino Rampino, Ing.Dottore di Ricerca @ UNINA, 1996
Francesca d’Onza, Ing.Dottore di Ricerca @ UNINA, 2008Marie Curie Fell. @ Glasgow, 2008
IEF (EU), University of Glasgow
Filippo Santucci de Magistris, Ing.Dottore di Ricerca @ UNINA, 1996 Ricercatore @ Univ. del Molise
Juan Carlos Rojas Vidovic, Ing.Marie Curie Fell. @ UNINA 2005/08Dottore di Ricerca @ UNINA, 2009
EEF (EU), University of Glasgow
Luca Pagano, Ing.Dottore di ricerca @ UNINA, 1996 Ricercatore @ UNINA
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 3/24
LA MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI NEI PROBLEMI DI INGEGNERIA CIVILE
Sarno 1998
Napoli 2001
Viadana (MN) 1999 … Diga del Camastra
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 4/24
Pore Pressure and Suction in Soils, 1961, ISSMFE – ICE, UK
Moisture Equilibra and Moist. Changes in Soils …, 1965, SiP, AUS
Conferences on Expansive Soils from 1965 to 1992
Technical Committee # 6 on Unsaturated Soils – 1992, ISSMFE
I-UNSAT 1995-France, 1998-China, 2002-Brazil, 2006-USA, 2010-Spain
UNSAT-Asia 2000, 2003, 2007; Europe 2008; Asia-Pacific 2009
ASCE GSP 39-1993, 48-1995, 68-1997, 99-2000; 147-2006; 148-2006
SiP, Géotechnique 2003 – suction in unsaturated soils
SiP, Géotechnique 2011, partial saturation in compacted soils
ICE 2011 – compact. fills: assess., behaviour, design and construction
LA MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI NEI PROBLEMI DI INGEGNERIA CIVILE
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ALTRI ELEMENTI DI QUESTA PRESENTAZIONE
BREVI CENNI A CONCETTI ESSENZIALI DI MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
ATTIVITÀ IN ESSERE E PROSPETTIVE
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in meccanica dei terreni non saturi
CONCETTI ESSENZIALI DI MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
la suzione (di matrice) costituisce una variabile di stato (tensionale) indipendente
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in meccanica dei terreni non saturivolumi d’acqua scambiati variazione del volume dei pori
CONCETTI ESSENZIALI DI MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
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ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
NELL’ANALISI SPERIMENTALE DEL COMPORTAMENTO DEI TERRENI E NELLA MODELLAZIONE COSTITUTIVA
NELLO SVILUPPO DI APPARECCHIATURE E PROCEDURE SPERIMENTALI
NELLE APPLICAZIONI INGEGNERISTICHE
LE PECULIARITÀ EVIDENZIATE DEVONO ESSERE ATTENTAMENTE CONSIDERATE
PRATICAMENTE UN “INVITO A NOZZE” PER FILIPPO !!
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SVILUPPO DI APPARECCHIATURE E PROCEDURE SPERIMENTALI
ANALISI SPERIMENTALE DEL COMPORTAMENTO DEI TERRENI E MODELLAZIONE COSTITUTIVA
APPLICAZIONI INGEGNERISTICHE
ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
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1994 2004
SVILUPPO DI APPARECCHIATURE E PROCEDURE SPERIMENTALI
COMPRESSIBILITÀ E RESISTENZA A ROTTURA
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1997
• Isenhower W.M. (1979) ‑ Torsional Simple Shear/Resonant Column properties of San Francisco Bay Mud ‑ M.S. Thesis, The University of Texas at Austin.
• Ni S. H. (1987) ‑ Dynamic prop. of sand under true triaxial stress states from Resonant Column/Torsional Shear tests - Ph. D. Diss., The University of Texas at Austin.
• Papa V., Silvestri F., Vinale F. (1988) - Analisi delle proprietà di un tipico terreno piroclastico mediante prove di taglio semplice - Atti del Conv. Gruppo Nazionale di Coordinamento per gli Studi di Ing. Geotecnica, Monselice.
COMPORTAMENTO A PICCOLE DEFORMAZIONI IN PROVE A SUZIONE CONTROLLATA
SVILUPPO DI APPARECCHIATURE E PROCEDURE SPERIMENTALI
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 12/24
SVILUPPO DI APPARECCHIATURE E PROCEDURE SPERIMENTALI
ANALISI SPERIMENTALE DEL COMPORTAMENTO DEI TERRENI NON SATURI E MODELLAZIONE
COSTITUTIVA
APPLICAZIONI INGEGNERISTICHE
ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 13/24
COMPORTAMENTO VOLUMETRICO IN FASE DI IMBIBIZIONE CON ACQUA
ANALISI SPERIMENTALE E MODELLAZIONE COSTITUTIVA
-0.10
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
10 100 1000
mean net stress, p-ua (kPa)
spec
ific
volu
me
chan
ge, D
v
mp04RC
mp05RC
mp10RC s = 400 kPa
mp11RC s = 200 kPa
s = 400 kPa
s = 200 kPas = 100 kPa
-0.10
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
10 100 1000
mean net stress, p-ua (kPa)
spec
ific
volu
me
chan
ge, D
v
mp04RC
mp05RC
mp10RC s = 400 kPa
mp11RC s = 200 kPa-0.10
-0.08
-0.06
-0.04
-0.02
0.00
10 100 1000
mean net stress, p-ua (kPa)
spec
ific
volu
me
chan
ge, D
v
mp04RC
mp05RC
mp10RC s = 400 kPa
mp11RC s = 200 kPa
s = 400 kPa
s = 200 kPas = 100 kPa
3RT4 s
RT2 s P
3RT4 s
RT2 s
3RT4 s
RT2 s P
Fisher R.A. 1926
ua uw
3RT4 s
RT2 s P
3RT4 s
RT2 s
3RT4 s
RT2 s P
Fisher R.A. 1926
ua uwua uw
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 15/24
COMPORTAMENTO A PICCOLE DEFORMAZIONI
0
100
200
300
400
500
0 100 200 300 400
mean effective stress, p' (kPa)
initi
al s
hear
stiff
ness
, G
o (M
Pa)
experimental dataHARDIN (1978)
optimum compactedMetramo silty sandp-ua = constant = 400 kPa
0 100 200 300 400matric suction, ua-uw (kPa)
experimental data
simulation
4000
Go = S [p’ /pa] n Go = Go*[(1-r)e-(s-s*)+r]
ANALISI SPERIMENTALE ED INTERPRETAZIONE
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 16/24
• Small strain behaviour of soils in controlled suction conditions - C. Mancuso, R. Vassallo, A. d’Onofrio – Panel Lecture, III Int. Conf. on Unsaturated Soils, UNSAT 2002 – Recife, Brazil, 2002, volume 3.
• Experimental behaviour and modelling of an unsaturated compacted soil - C. Mancuso, C. Rampino e F. Vinale - Canadian Geotech. Journal, vol. 37, n. 4, 2000, pp. 748-763.
• Small strain behaviour of a silty sand in controlled-suction RCTS tests - C. Mancuso, R. Vassallo e A. d’Onofrio – Canadian Geotechnical Journal, vol. 39, n. 1, 2002, pp. 22-31.
• Effects of net stress and suction history on the small strain stiffness of a compacted clayey silt - R. Vassallo, C. Mancuso e F. Vinale – Canadian Geotechnical Journal, 44 (4), 2007, pp. 447-462.
• Small strain behaviour of an unsat. compacted silt: modelling the influence of stress-strain history on stiffness - R. Vassallo, C. Mancuso e F. Vinale – Can. Geotechnical Journal, 44 (4), 2007, pp. 463-472.
• Small strain stiffness of Zenoz Kaolin in unsaturated conditions – M. Biglari, A. d’Onofrio, C. Mancuso, A. Shafiee, M. K. Jafari – Submitted to Canadian Geotechnical Journal [MS#09-211].
• Modelling initial shear stiffness of an unsaturated compacted clay incorporating the effect of degree of saturation and void ratio – M. Biglari, A. d’Onofrio, C. Mancuso, A. Shafiee, M. K. Jafari – In preparation for Geotéchnique.
ANALISI SPERIMENTALE E MODELLAZIONE COSTITUTIVA
ALCUNI CONTRIBUTI DI LETTERATURA DEL "GRUPPO VINALE NON SATURO”
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 17/24
SVILUPPO DI APPARECCHIATURE E PROCEDURE SPERIMENTALI
ANALISI SPERIMENTALE DEL COMPORTAMENTODEI TERRENI NON SATURI E MODELLAZIONE COSTITUTIVA
APPLICAZIONI INGEGNERISTICHE
ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 18/24
ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 19/24
APPLICAZIONI INGEGNERISTICHE
DIGHE & RILEVATI
• PROBLEMI D’INGEGNERIA GEOTECNICA NELLE GRANDI DIGHE DI TERRA - A. DESIDERI
• PROBLEMI D’INGEGNERIA GEOTECNICA NELLE ARGINATURE FLUVIALI - F. COLLESELLI
STABILITÀ DEI PENDII
• STUDI SPERIMENTALI SULLE COLATE RAPIDE - L. PICARELLI
INGEGNERIA GEOTECNICA SISMICA
• STUDI DI INGEGNERIA GEOTECNICA SISMICA - F. SILVESTRI
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 20/24
FUNZIONE DI TRASFERIMENTO IN CAMPO ELASTICO NON SATURO – vs – TENSIONI TOTALI
simulazione numerica 1D (EERA, Bardet, 2000)terreno modellato come mezzo mono-fase, linearmente elastico, verticalmente
eterogeneo [i.e., Go = f(stato tensionale, suzione)]
0
5
10
15
20
25
30
0 100 200
Go (MPa)
Dep
th (
m)
s=0 kPas=10 kPas=100 kPa
H = 30 m, Vs- bedrock = 800 m/s
1,0
2,3
3,5
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0frequency (Hz)
Am
plifi
cati
on
A 34 % less than TSA f 30 % more than TSA
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 21/24
LAVORI A STAMPA – TESI DI DOTTORATO “NON SATURE”FILIPPO VINALE E COLLABORATORI
• Luca PAGANO (1996)- Analisi del comportamento statico di dighe in terra zonate – Università degli Studi di Napoli Federico II - Tutore: F. Vinale
• Celestino RAMPINO (1997) - Comportamento meccanico di una sabbia limosa ed argillosa costipata parzialmente satura - Università di Napoli Federico II - Tutore: F. Vinale
• Stefania SICA (2001) - Analisi del comportamento dinamico di dighe in terra - Università degli Studi di Napoli Federico II - Tutore: F. Vinale
• Roberto VASSALLO (2003) - Comportamento di terreni costipati non saturi a piccole, medie e grandi deformazioni – Università di Napoli Federico II - Tutore: F. Vinale
• Maria Claudia ZINGARIELLO (2007) - Progettazione, messa a punto e primi risultati di un modello fisico di pendio - Università degli Studi di Napoli Federico II - Tutore: F. Vinale
• Francesca D’ONZA (2008) - Influenza del comportamento meccanico dei terreni in condizione di parziale saturazione sulla risposta sismica locale - Università degli Studi di Napoli Federico II - Tutore: un allievo di F. Vinale
• Juan Carlos ROJAS VIDOVIC (2009) - Loading rate effect on the mechanical behaviour of a pyroclastic soil - Università degli Studi di Napoli Federico II - Tutore: un allievo di F. Vinale
ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 22/24
CONFERENZE AD INVITO e LAVORI A STAMPA SU RIVISTA
ATTIVITTÀ DEL "GRUPPO VINALE" IN MECCANICA DEI TERRENI NON SATURI
• Laboratory testing on an unsaturated soil: equipment, procedures and first experimental results - C. Rampino, C. Mancuso e F. Vinale – Canadian Geotech. Journ., vol. 36, n. 1, 1999
• Mechanical behaviour of an unsaturated dynamically compacted silty sand - C. Rampino, C. Mancuso, F. Vinale - Italian Geotechnical Journal, n. 2, 1999
• Experimental behaviour and modelling of an unsaturated compacted soil - C. Mancuso, C. Rampino e F. Vinale - Canadian Geotecnical Journal, vol. 37, n. 4, 2000
• La sperimentazione sui terreni non saturi: tecniche e procedure di laboratorio - C. Mancuso, M.V. Nicotera, C. Rampino e R. Vassallo – Italian Geotechnical Journ., n. 3bis, 2000
• Small strain behaviour of a silty sand in controlled-suction RCTS tests - C. Mancuso, R. Vassallo e A. d’Onofrio – Canadian Geotechnical Journal, vol. 39, n. 1, 2002
• Effects of net stress and suction history on the small strain stiffness of a compacted clayey silt - R. Vassallo, C. Mancuso e F. Vinale – Canadian Geotechnical Journal, 44 (4), 2007
• Small strain behaviour of an unsat. compacted silt: modelling the influence of stress-strain history on stiffness - R. Vassallo, C. Mancuso e F. Vinale – Can. Geotech. Journ., 44 (4), 2007
• Soil Suction Monitoring for Landslides and Slopes - C. Mancuso et al. – accepted for publication on the Quartely Journal of Engineering Geology and Hydrogeology.
• Small strain stiffness of Zenoz Kaolin in unsaturated conditions – M. Biglari, A. d’Onofrio, C. Mancuso, A. Shafiee, M. K. Jafari – Submitted to Canadian Geotechnical Journal [MS#09-211].
• Modelling initial shear stiff. of an unsat. compacted clay incorporating the effect of degree of saturation and void ratio – M. Biglari, A. d’Onofrio, C. Mancuso – In preparation for Géotechnique.
• Stress strain behaviour of a dam core mat. by field and laboratory dynamic tests - C. Mancuso, F. Silvestri e F. Vinale – Proc. I Int. Symp. on Hard Soils and Soft Rocks, Athens, 1993
• The prefailure behaviour of soils as construction materials - F. Vinale et al. – Opening Lecture, II Int. Symp. on Pre-failure Def. Characteristics of Geomaterials – Torino, 1999
• Small strain behaviour of soils in controlled suction conditions - C. Mancuso, R. Vassallo, A. d’Onofrio – Panel Lect., III Int. Conf. on Unsat. Soils, UNSAT2002 – Recife, Brazil, 2002, vol. 3.
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 23/24
ATTIVITÀ IN ESSERE E PROSPETTIVE
ISSMGE – TC#6 Unsaturated Solis (Core membership at UNINA)
Intra European Networks – Marie Curie RTN MUSE, …
Intra European Fellowship – Glasgow Univ./UNINA (d’Onza)
Géotechnique SiP 2011 - “partial saturation in compacted soils”
Collaborazioni di Ricerca AIPO-Brescia-Napoli-Parma, …
Collaborazioni con altre Università, anche in campo internazionale
UNSAT Workshops a carattere nazionale e internazionale
…
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Incontro in Memoria di Filippo Vinale, AMRA/CIMA, Sant’Angelo dei Lombardi (AV) – 21 settembre 2009 C. Mancuso 24/24
RINGRAZIAMENTI
FILIPPO È ANDATO, MA NON IL SUO PENSIERO