Analisi della risposta di argini fluviali alle sollecitazioni ambientali

The study of earth structures, such as embankments and water defence structures, requires to accurately describe the behavior of partially saturated soils. In particular, the numerical codes dedicated to the analysis of the soil-atmosphere interaction, including the finite element code CODE_BRIGHT used in this work, require to define the soil-water retention curve and the permeability function, whose direct estimation is often costly and time consuming and, sometimes, unfeasible. Indirect methods, through appropriate pedotransfer functions or physical-statistical models, allow to estimate these properties starting from geotechnical properties that can be measured in an easier and faster way, but, as a downside, they also increase the margin of uncertainty. Therefore, numerical sensitivity analysis on an ideal soil column has been performed, with the aim to determine whether it is acceptable to operate exclusively by indirect methods. The results which have been obtained show a high sensitivity of the response of the soil to these parameters.These findings, together with empirical considerations, have been applied to the analysis of a real case study, the Secchia embankment in Ponte Alto (MO). In this analysis, particular attention has been given to all those elements that govern the thermo-hydraulic problem and contribute in defining the condition of partial saturation typical of earth embankments. Such elements are: the soil-atmosphere interaction phenomena, the additional hydraulic loads due to exceptional flood events and the ground conditions prior to the event of interest. The results show that the model is suitable to adequately describe the behavior of partially saturated soils and it represents a valid tool to support the design and verification of water defence structures. The difficulty related to the calibration of constitutive parameters that have a significant influence on the results remains a crucial aspect of modeling.

Lo studio delle opere in terra, quali argini e opere di difesa dalle acque, richiede la necessità di descrivere in modo accurato il comportamento dei terreni parzialmente saturi. In particolare, i codici di calcolo dedicati all'analisi dell'interazione fra terra e atmosfera, fra cui il codice ad elementi finiti CODE_BRIGHT utilizzato in questo lavoro, richiedono di definire la curva di ritenzione idrica e la funzione di permeabilità, la cui stima per via diretta risulta spesso dispendiosa in termini di tempi e costi e, talvolta, impraticabile. I metodi indiretti, attraverso opportune funzioni di pedotrasferimento o modelli di tipo fisico-statistico, consentono di stimare tali proprietà a partire da proprietà geotecniche misurabili con più facilità e rapidità, ma ampliano il margine di incertezza. Sono state, dunque, condotte analisi numeriche di sensitività con riferimento ad una colonna ideale di terreno, per stabilire se sia accettabile operare esclusivamente per via indiretta. Dai risultati ottenuti si osserva un’elevata sensitività della risposta del terreno rispetto a tali parametri. Le conoscenze acquisite sono state poi applicate all'analisi di un caso studio reale, l’argine del Secchia a Ponte Alto (MO), affiancando ai risultati delle stime indirette considerazioni di natura empirica. In questo contesto, è stata prestata particolare attenzione alla descrizione di tutti quegli aspetti che governano il problema termo-idraulico e concorrono a definire la condizione di parziale saturazione tipica delle opere di difesa dalle acque. In particolare, si è fatto riferimento ai fenomeni di interazione terreno-atmosfera, ai carichi idraulici aggiuntivi dovuti ad eventi di piena eccezionale e alle condizioni del terreno antecedenti l’evento di interesse. Dai risultati ottenuti il modello risulta adatto a descrivere in modo adeguato il comportamento dei terreni parzialmente saturi e può risultare un valido strumento a supporto della progettazione e verifica di opere geotecniche di difesa dalle acque. La difficoltà di calibrare parametri di comportamento che hanno una notevole influenza sui risultati rimane, tuttavia, un aspetto cruciale della modellazione.