Calibrazione del comportamento reologico di terreni granulari liquefatti

Liquefaction happens when a saturated granular soil suddenly starts to behave like a liquid, due to a sudden increase in pore water pressure. In the literature many authors have shown that liquefied soils tend to flow as a viscous fluids, most often of non-newtonian kind. The information necessary for the calibration of rheological parameters are not available, due to large variability or lack of data. So specific laboratory tests are needed. Dam breaking tests are laboratory tests that permit to observe and study the behaviour of liquefied granular materials, free to flow after the removal of a supporting vertical wall. Numerical simulations with lagrangian finite element approach are performed in combination with different constitutive models. The obtained results are compared with experimental data from the literature to calibrate the rheological soil parameters ensuring the best match between experimental and numerical results.

Il fenomeno della liquefazione consiste nel rapido cambiamento di fase da solido a liquido di un terreno granulare saturo in seguito ad un sostanziale aumento delle pressioni interstiziali. La letteratura concorda nell'affermare che il fusso di geomateriali liquefatti possa essere simulato modellando il materiale come un fuido viscoso. Risulta diffcile reperire le informazioni necessarie alla calibrazione dei parametri reologici, data l'elevata variabilità o l'assenza dei dati che si richiederebbe per caratterizzare il comportamento in maniera completa. Si ritiene perciò necessaria la realizzazione di prove di laboratorio dedicate. Le prove di dam breaking sono esperimenti di laboratorio in scala che consentono di osservare e studiare il comportamento di materiale granulare liquefatto, lasciato libero di espandere in seguito al sollevamento di una parete verticale. Si sono effettuate simulazioni numeriche di prove di dam breaking mediante un approccio lagrangiano a elementi fniti, assumendo diverse leggi costitutive per il terreno liquefatto. La calibrazione dei parametri della legge reologica viene svolta confrontando i risultati delle simulazioni con dati sperimentali di letteratura.