Terreno

Per terreno si intende un aggregato naturale di grani minerali, formatisi dalla disintegrazione delle rocce, che possono essere separati con semplice agitazione meccanica o con agitazione in acqua. Per roccia si intende un aggregato naturale di minerali connessi con forze di coesione che non vengono perdute anche in seguito a prolungato contatto con acqua.

Esistono poi materiali di transizione tra terreni e rocce come, per esempio, marne, tufi, pozzolane (questi termini peraltro sono più indicativi della natura o origine o composizione dei materiali che della loro consistenza o cementazione, potendosi tali termini attribuire sia a materiali integri che agli stessi materiali quasi decomposti).

I principali termini per descrivere il terreno sono:

• ghiaia;
• sabbia;
• limo;
• argilla.

I terreni naturali consistono di una miscela di questi costituenti e talvolta contengono materiale organico. Le ghiaie e le sabbie sono conosciute come terre a grana grossa. I limi e le argille sono conosciuti come terre a grana fine. Ghiaia e sabbia sono anche denominate terreni incoerenti poiché hanno resistenza a trazione sempre nulla. I limi e le argille sono invece denominati terreni coesivi poiché presentano una resistenza non trascurabile a trazione.

Si osserva che il terreno è un mezzo polifase. Non è né un solido (i solidi hanno forma e volume costanti) né un liquido (i liquidi assumono la forma del recipiente che li contiene ed hanno volume costante) né un gas (i gas assumono forma e volume del recipiente che li contiene) ma è un complesso sistema plurifase (in generale tre fasi: solido + liquido + gas).  Con l'occasione si evidenzia:

• la maggior complessità ed estrema variabilità rispetto a comuni materiali usati nelle costruzioni quali acciaio e calcestruzzo;
• la vitale importanza della fase di indagine, data la estrema variabilità del terreno, non scelto dal progettista ma imposto dalla natura.

Il terreno può coesistere sotto forma di un ammasso di grani grazie alle forze di attrito tra grano e grano. Ad esempio un rilevato di sfere accatastate le une sulle altre può essere in equilibrio solo grazie all'attrito (non esistono rilevati di un liquido, resistenza al taglio nulla).

Perciò un ammasso di terreno non si rompe, in generale, per compressione, ma per taglio poiché una parte dell'ammasso scivola rispetto al rimanente. Per questo motivo si parlerà molto più spesso di resistenza al taglio che di resistenza a compressione. Si noti che la resistenza per attrito (solitamente indesiderata, ad esempio in una slitta) è invece desiderabile nei problemi geotecnici, poiché un'elevata resistenza al taglio contrasta lo scivolamento.

I granuli possono essere inerti o attivi. Quelli inerti sono privi di attività superficiale (le forze di massa prevalgono sulle forze di superficie), in quelli attivi le forze di superficie prevalgono sulle forze di massa. La superficie specifica di una sabbia è dell'ordine di 10-4 m2/g, in un'argilla dell'ordine di 10-100 m2/g, cioè anche un milione e talora più volte maggiore.

In generale i granuli di rocce o di minerali ad alta resistenza tendono ad avere forma irregolare con spigoli vivi e superficie scabra, mentre i granuli formati da rocce o da minerali a bassa resistenza tendono ad assumere forma tondeggiante con spigoli smussati e superficie liscia.

Poiché solo i minerali più resistenti superano i processi di alterazione e disintegrazione, se le dimensioni dei grani sono quelle delle sabbie e ghiaie vuol dire che il minerale costituente è quarzo o minerale di simile resistenza. Le particelle di dimensioni inferiori, anche sotto il micron, sono il prodotto della decomposizione di minerali argillosi, ed hanno in generale forma lamellare.

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