Capillarità nei suoli: effetti su tensione efficace e proprietà ingegneristiche
L'ascensione capillare — la salita d'acqua nei pori fini per tensione superficiale — crea pressione pori negativa (suzione) sopra la falda, alterando fondamentalmente la meccanica dei terreni.
Meccanismo
- Adesione (acqua-solido) supera coesione (acqua-acqua) in pori piccoli.
- Altezza salita: hc = 2γ cosθ / (ρg r) — inversamente proporzionale a raggio poro.
- Argille e limi: alta salita (metri); sabbie: centimetri.
Impatto su tensione efficace (σ' = σ – u)
- Pressione pori negativa (u < 0) → σ' = σ – (–|u|) = σ + |u|.
- Aumentata tensione efficace → maggiore resistenza taglio (τf = c' + σ' tan φ').
- Migliorata capacità portanza per fondazioni superficiali.
- Consolidazione terreno: Essiccazione aumenta suzione → σ' aumenta → diminuzione volume (cedimento).
Significato ingegneristico
- Meccanica terreni insaturi: suzione come variabile stato tensione.
- Terreni espansivi: bagnamento → perdita suzione → collasso o rigonfiamento.
- Stabilità versanti: suzione capillare aggiunge coesione apparente; pioggia la distrugge → rottura.
- Costruzione: compattare secco di optimum per usare suzione; proteggere da bagnamento.
Capire capillarità è essenziale per progetto geotecnico in zone insature.