Modellazione numerica ed analitica del meccanismo di uplift negli argini fluviali

Gli argini fluviali sono strutture in terra realizzate con lo scopo di difendere il territorio circostante dalle inondazioni. Negli ultimi decenni, all’interno della comunità geotecnica si sta affermando sempre di più la consapevolezza che la valutazione della sicurezza di questi rilevati nei confronti dei fenomeni di rottura che li possono interessare è un tema importante per evitare conseguenze catastrofiche dal punto di vista economico e delle vite umane. La presente tesi si focalizza sull’instabilità dei rilevati arginali causata dall’uplift, un particolare meccanismo di rottura arginale fortemente connesso al regime di filtrazione che si instaura all’interno del corpo arginale e del terreno di fondazione. Questo tipo di rottura, infatti, si innesca a causa dello sviluppo di elevate sovrapressioni all’interno di uno strato sabbioso, connesso idraulicamente al corso d’acqua e situato al di sotto di uno strato coesivo impermeabile. Il sollevamento del piano campagna dovuto alle pressioni di uplift può generare un’instabilità globale della struttura arginale e condurre al collasso completo. L’obiettivo della tesi è di approfondire lo studio del meccanismo di uplift attraverso l’utilizzo di una modellazione agli elementi finiti e, soprattutto, la creazione di un codice analitico. In particolare, la tesi analizza l’influenza che i vari parametri che concorrono nella definizione del problema esercitano sull’innesco e la propagazione dell’uplift e sulla stabilità degli argini. Per le analisi FEM è stato impiegato il software MIDAS FEA NX, attraverso il quale si riesce ottenere una valutazione accurata della stabilità dell’argine nei confronti dell’uplift, oltre alla distribuzione spaziale di molte grandezze di interesse del problema. Lo sviluppo del modello analitico è stato eseguito tramite il software di programmazione numerica MATLAB, facendo riferimento alla trattazione di Merifield et al. (2001) in merito alla capacità portante di ancoraggi inseriti in un terreno coesivo non drenato. Il modello analitico è in grado di restituire una stima veloce e affidabile del fattore di sicurezza dell’argine per un’enorme quantità di combinazioni dei parametri geometrici e di resistenza in gioco. Nella parte finale dell’elaborato è stata effettuata un’applicazione del modello analitico ad alcuni studi riportati in letteratura e a dei casi reali di collasso arginale, in modo da verificarne l’efficacia. Infine, è stato svolto uno studio numerico in merito al fattore di capacità portante per quei fenomeni di rottura riconducibili all’estrazione di ancoraggi orizzontali.