La curva di consolidamento determinata sperimentalmente (punti blu) per un’argilla satura che mostra una procedura per calcolare lo stress di preconsolidamento.
Il consolidamento è il processo in cui la riduzione del volume avviene mediante l’espulsione graduale o l’assorbimento di acqua sotto carichi statici a lungo termine.
Quando lo stress viene applicato a un terreno, fa sì che le particelle di terreno si impacchettino più strettamente. Quando ciò si verifica in un terreno saturo di acqua, l’acqua verrà spremuta dal terreno. L’entità del consolidamento può essere prevista con molti metodi diversi. Nel metodo classico sviluppato da Terzaghi, i terreni sono testati con un test edometrico per determinarne la compressibilità. Nella maggior parte delle formulazioni teoriche, si assume una relazione logaritmica tra il volume del campione di terreno e lo stress effettivo trasportato dalle particelle di terreno. La costante di proporzionalità (variazione del rapporto vuoto per ordine di grandezza variazione dello stress effettivo) è nota come indice di compressione, dato il simbolo λ {\displaystyle \lambda } quando calcolato in logaritmo naturale e C C {\displaystyle C_{C}} quando calcolato in logaritmo base-10.
Questo può essere espresso nella seguente equazione, che viene utilizzata per stimare la variazione di volume di uno strato di terreno:
δ c = C c 1 + e 0 H log ( σ z f ‘σ z 0′ ) {\displaystyle \delta _{c}={\frac {C_{c}}{1+e_{0}}}H\log \left({\frac {\sigma _{zf}’}{\sigma _{z0}’}}\right)\ }
dove
δc è l’insediamento a causa di consolidamento. Cc è l’indice di compressione. e0 è il rapporto vuoto iniziale. H è l’altezza del terreno comprimibile. σzf è lo stress verticale finale. σz0 è lo stress verticale iniziale.
Quando lo stress viene rimosso da un terreno consolidato, il terreno rimbalzerà, recuperando parte del volume che aveva perso nel processo di consolidamento. Se lo stress viene riapplicato, il terreno si consoliderà di nuovo lungo una curva di ricompressione, definita dall’indice di ricompressione. Il gradiente delle linee di rigonfiamento e ricompressione su un grafico di rapporto vuoto rispetto al logaritmo di stress efficace spesso idealizzato per assumere lo stesso valore, noto come “indice di rigonfiamento” (dato il simbolo κ {\displaystyle \kappa } quando calcolato in logaritmo naturale e C S {\displaystyle C_{S}} quando calcolato in logaritmo base-10).
Cc può essere sostituito da Cr (l’indice di ricompressione) per l’uso in terreni sovraconsolidati in cui lo stress effettivo finale è inferiore allo stress di preconsolidamento. Quando lo stress effettivo finale è maggiore dello stress di preconsolidamento, le due equazioni devono essere utilizzate in combinazione per modellare sia la porzione di ricompressione che la porzione di compressione vergine dei processi di consolidamento, come segue,
dove σzc è lo stress di preconsolidamento del suolo.
Questo metodo presuppone che il consolidamento avvenga in una sola dimensione. I dati di laboratorio vengono utilizzati per costruire un grafico del rapporto di deformazione o vuoto rispetto allo stress effettivo in cui l’asse di sforzo effettivo è su scala logaritmica. La pendenza del grafico è l’indice di compressione o indice di ricompressione. L’equazione per l’insediamento di consolidamento di un terreno normalmente consolidato può quindi essere determinata come:
Il terreno a cui è stato rimosso il carico è considerato “sovraconsolidato”. Questo è il caso dei terreni che in precedenza avevano ghiacciai su di essi. Lo stress più alto a cui è stato sottoposto è definito lo “stress di preconsolidamento”. Il” over-consolidation ratio ” (OCR) è definito come il più alto stress sperimentato diviso per lo stress corrente. Un terreno che sta attualmente vivendo il suo massimo stress si dice che sia “normalmente consolidato” e ha un OCR di uno. Un terreno potrebbe essere considerato “underconsolidated” o “unconsolidated” immediatamente dopo che un nuovo carico è applicato ma prima che la pressione in eccesso dell’acqua del poro si sia dissipata. Occasionalmente, gli strati del suolo si formano per deposizione naturale nei fiumi e nei mari in una densità eccezionalmente bassa che è impossibile da raggiungere in un edometro; questo processo è noto come”consolidamento intrinseco”.