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Una prospettiva microstrutturale alla modellazione costitutiva delle argille
Le argille sono ampiamente diffuse nelle applicazioni geotecniche e di ingegneria ambientale e la comprensione del loro complesso comportamento meccanico è essenziale per progettare e realizzare strutture sicure ed efficienti. Nel corso degli anni sono stati sviluppati numerosi modelli costitutivi per descrivere il loro comportamento meccanico, ma solo pochi di essi sono stati formulati tenendo conto esplicitamente del complesso comportamento microstrutturale di questi materiali. L’obiettivo di questo articolo è fornire una panoramica di alcuni recenti sviluppi nella modellazione costitutiva delle argille ispirata da una serie di osservazioni microstrutturali. Dopo una disamina delle evidenze sperimentali multi scala e della loro possibile interpretazione e generalizzazione in termini di variabili interne che controllano la meccanica dei terreni argillosi, vengono proposti due esempi di modelli costitutivi, entrambi sviluppati nell’ambito della Termodinamica con Variabili Interne. Questo quadro teorico si dimostra efficace nel consentire lo sviluppo di modelli costitutivi che non solo rispettano i principi fondamentali della termodinamica, ma traggono anche un beneficio diretto dalla comprensione della complessa micromeccanica dei terreni argillosi.
Clays are ubiquitous in geotechnical and environmental engineering applications and understanding their complex mechanical behaviour is essential for designing and constructing safe and efficient structures. Over the years, numerous constitutive models have been developed to describe their mechanical behaviour, but only few of them were formulated explicitly accounting for the complex microstructural behaviour of these materials. The aim of this paper is providing an overview of some recent advances in micro-inspired constitutive modelling of clays. After a review of multi-scale experimental evidence and its possible interpretation and generalisation in terms of internal variables controlling the mechanics of clayey soils, two examples of constitutive models are proposed, both developed in the framework of Thermodynamics with Internal Variables. This theoretical environment proves to effectively allow the development of constitutive models that not only respect the fundamental principles of thermodynamics, but also directly benefit from our understanding of the complex micromechanics of clayey soils.
Keywords: porosity, fabric, clay, constitutive modelling, thermodynamics.
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