"Quick clays", da solido a liquido in un batter d'occhio

( http://blogs.agu.org/landslideblog/2010/05/11/possible-flowslide-not-a-sinkhole-in-st-jude-canada/ ) Per comprendere questo sorpren...



(http://blogs.agu.org/landslideblog/2010/05/11/possible-flowslide-not-a-sinkhole-in-st-jude-canada/)

Per comprendere questo sorprendente fenomeno è necessario disporre di conoscenze pregresse di Geologia Tecnica, con particolare riguardo ai Limiti di Atterberg, una cui trattazione riassuntiva potete trovare su Wikipedia o su qualsiasi manuale di geotecnica americano (se cercate nei siti della UsArmy troverete diversi manuali di Geotecnica scaricabili gratuitamente).
Detto ciò, prima di parlare delle cosiddette "Quick Clays", è necessario fare un breve cenno al concetto di Indice di Plasticità (IP), differenza tra il limite liquido e quello plastico di un terreno.

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Questo va messo in relazione alla percentuale di argilla (CF=Clay Fraction), in quanto ci interessa il raporto IP/CF.


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Dal grafico riportato si vede che, passando da dall'argilla di tipo caolinite a a quella montmorillonite, aumenta il rapporto IP/CF. Se si conosce il valore del rapporto IP/CF si può risalire alla composizione mineralogica della frazione argillosa: ad esempio, se tale rapporto è compreso nel range 0.4-0.5 si tratta di caolinite, se compreso tra 7 e 9 si tratta di montmorillonite. 

Il rapporto IP/CF definisce l’attività di una terra: per valori superiori a 1.25 si parla di “argille attive” tra cui appunto le "Quick Clay".
Le "Quick Clay" sono argille particolarmente attive che assumono comportamenti del tutto imprevedibili: hanno infatti la capacità di passare brevissimamente da una condizione di stabilità (in cui hanno in tutto e per tutto le proprietà di un solido) allo stato di massa liquida se sottoposte a stress al di sopra di una certa soglia.
Questo comportamento è noto col termine di tissotropia (è lo stesso fenomeno alla base della liquefazione del sangue di San Gennaro al cui proposito consiglio il video del Prof. Garlaschelli, già citato nel post sulle stigmate di Padre Pio) .
La tissotropia riconduce al concetto più generale di liquefazione (vedi video sotto): si tratta del fenomeno per cui un sedimento perde improvvisamente resistenza comportandosi come un liquido viscoso a causa di un aumento della pressione neutra e di una diminuzione della pressione efficace (rimando a questa trattazione per ulteriori approfondimenti), legate dalla formula:

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La pressione totale risulta essere pari alla somma della pressione neutra (dovuta ai fluidi interstiziali) e di quella efficace (dovuta all’impalcatura solida del sedimento). La diminuzione della pressione neutra (dovuta a scuotimenti, ad esempio dovuti a fenomeni tellurici), provoca una diminuzione della pressione totale e conseguente disequilibrio.


Ma cosa predispone le "Quick Clay" alla liquefazione? Queste argille hanno un elevatissimo contenuto in acqua (fino all'80%!) per cui, in assenza di sollecitazioni esterne, esse conservano una struttura solida grazie alla tensione superficiale tra i granuli e l’acqua che permette di sostenere questa delicata struttura. Quando il valore dello stress esterno supera una soglia, anche molto modesta, questa flebile impalcatura collassa provocando un passaggio repentino dal comportamento solido a quello fluido. 

Le "Quick Clay" sono tipiche di zone periglaciali (Canada, Svezia, Norvegia): infatti, in tali zone le argille (marine) si sono depositate nelle varve glaciali (dopo il ritiro dei ghiacciai) molto rapidamente a causa della flocculazione favorita dagli ioni dei sali marini, senza subire la compattazione per carico litostatico; ciò a reso tali argille predisposte facilmente al fenomeno della liquefazione.

Ora date un'occhiata qui per capire di cosa sono capaci le "Quick Clay", in un video girato in Norvegia nel 1978.


Profilo dell'autore

HYBRIS: femmina (ma non troppo), geofisica di professione, scrivo per diletto. Chi mi ispira? Da Nietzsche a Voltaire, dal Maestro - quello finnico - a King, passando per tutti i piccoli grandi eroi della porta accanto che rendono questo mondo migliore. Amo: il culture shock, il fango e le stelle, i concerti, le avventure ed i posti inesplorati, l'incertezza, l'umiltà superba di chi ha cuore e menti grandi, gli animi caparbi.

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