Ricerca teorica ed applicazione di correnti elettriche continue a basso potenziale nei terreni coesivi per la stabilizzazione di movimenti gravitativi.

Nelle Langhe piemontesi sono stati registrati anche negli ultimi decenni centinaia di fenomeni gravitativi classificati come rock slip e soil slip. La rilevante instabilità  meteorologica dell'autunno 1994 e dei successivi ha attivato e riattivato numerosi fenomeni di instabilità  geomorfologica che hanno avuto notevoli ripercussioni sul territorio dal punto di vista sociale ed economico. Le back †" analisys dei movimenti gravitativi traslativi evidenziano incongruenze tra le forze agenti e quelle resistenti pre e post precipitazioni lungo le superfici di scivolamento poco inclinate (8° †" 15°). Dagli studi condotti, ਠemerso che la superficie di scivolamento ha uno spessore di pochi millimetri, che rispetto ai volumi di roccia o di terreno limitrofi a tale superficie ਠpresente un basso contenuto di carbonati, e che ਠavvenuta la trasformazione dei minerali illitici in minerali smectitici in percentuale rilevante, il loro isoorientamento, l'ossidazione della pirite con la formazione di jarosite, la solfatazione dei carbonati con formazione di gesso, la formazione di cristalli micritici di carbonati. Queste evidenze sono state messe in relazione con l'infiltrazione, percolazione, circolazione e ristagno di acqua proveniente dalle precipitazioni. Queste rilevazioni forniscono una valida causa predisponente all'innesco, in presenza di acqua, di fenomeni gravitativi traslativi tipici di questo territorio ed inducono la variazione di volume dei minerali non solo argillosi e la variabilità  dei valori delle caratteristiche meccaniche dei terreni in cui detti minerali sono contenuti, in funzione dei cicli di idratazione †" essiccamento. L'ipotesi della decalcificazione ed arricchimento relativo smectitico lungo le superfici di discontinuità  e di scivolamento, giustificherebbe gli alti valori di resistenza al taglio in condizioni anidre, ed i bassissimi valori di resistenza al taglio in presenza di acqua. àˆ noto in letteratura scientifica che la compressibilità  delle argille diminuisce all'aumentare della concentrazione degli elettroliti, e che le smectiti saturate in acqua distillata con K+ e Ca2+ (raggio ionico molto simile) riducono la loro attività  e la propensione alla sostituzione cationica, ed incrementano i valori di resistenza al taglio, sia di picco che residua. La presenza di precipitato di CaCO3 aumenta i valori di resistenza meccanica dei terreni. Applicando correnti elettriche continue ad un terreno coesivo saturo, si generano diversi fenomeni: l'elettrosmosi, l'elettrocinesi (elettromigrazione), i fenomeni di dissoluzione e precipitazione, l'elettroforesi, l'idrolisi. L'elettrosmosi consiste nello spostamento del fluido di permeazione verso una delle due polarità . L'elettrocinesi (elettromigrazione) consiste nello spostamento degli ioni verso la polarità  opposta per mezzo della soluzione salina. Tra gli ioni spostati verso le polarità  opposte ci sono lo ione idrogeno (H+) e l'ossidrile (OH?), ovvero si assiste rispettivamente alla migrazione del fronte acido e di quello basico verso la polarità  opposta. Il fronte che si sposta pi๠rapidamente ਠquello acido, per cui, il volume di terreno ove i due fronti si compensano à¨, in generale, pi๠vicino al catodo. Si assiste ad un'ampia variabilità  di pH nel terreno dall'anodo (pH anche molto acido) al catodo (pH anche molto alcalino). Ciಠcomporta fenomeni di dissoluzione e di precipitazione di specie mineralogiche in funzione del pH stesso. àˆ possibile utilizzare l'elettrocinesi per diffondere nel terreno ioni come il Ca2+ per stabilizzare le smectiti e quindi migliorarne le caratteristiche tecniche. L'aggiunta all'anodo di soluzioni di calcio (CaCl, CaOH, acqua della rete domestica con durezza molto elevata), grazie alla loro funzione tampone, aumenta il volume alcalinizzato fino all'80% del totale, e favorisce la precipitazione di agenti cementificanti. àˆ stato notato che il processo elettrocinetico e quelli ad esso correlati sono reversibili e poco significativi per brevi periodi di trattamento (poche ore), mentre si rilevano risultati significativi per periodi di trattamento superiori ai 15 giorni. L'elettroforesi consiste nello spostamento della fase colloidale argillosa verso la polarità  positiva. La fase colloidale, essendo formata da sospensione non agglomerata di minerali argillosi, smectiti in gran parte, ha un deficit di carica positiva strutturale permanente che le porta a migrare verso l'anodo. Gli studi e le applicazioni con alte densità  di campo (1 V/cm) interessano l'infissione di pali metallici entro terreni coesivi, l'induzione della consolidazione nei terreni coesivi, la riduzione dell'inquinante polare nei fanghi di lavorazione, la bonifica di terreni coesivi inquinati con metalli pesanti. In passato, le correnti continue sono state utilizzate per la stabilizzazione dei movimenti gravitativi, ma con densità  di campo dell'ordine di 100 V / metro. Questa tecnologia ਠstata sempre meno impiegata a causa del degrado dei materiali utilizzati nell'impiantistica, dell'alto costo di realizzazione e gestione degli impianti per ottenere risultati apprezzabili, della conoscenza non approfondita dei fenomeni che si innescano, e degli effetti collaterali all'applicazione con alte tensioni come il riscaldamento del terreno e riduzione della frazione colloidale a favore della sua agglomerazione e quindi aumento della permeabilità . Sono emerse inoltre differenti rilevazioni su campioni di terreno coesivo saturo sottoposti ad alte densità  di campo elettrico rispetto quelli sottoposti a basse differenze di potenziale. Le applicazioni con bassa densità  di campo sono correntemente utilizzate anche per la reidratazione e stabilizzazione di terreni coesivi insaturi che manifestano il fenomeno ciclico del rigonfiamento / collasso al variare dei cicli stagionali. In tale applicazione, non sono stati rilevati gli effetti collaterali negativi registrati nelle applicazioni con alte densità  di campo. Da quanto riportato, ਠstato formulato l'obiettivo di questa ricerca: l'applicazione di correnti elettriche continue a bassa densità  di campo (0,1 †" 0,2 V/cm) ad un terreno coesivo per indurre la riduzione dell'attività  delle smectiti con l'elettrocinesi, la riduzione del contenuto in acqua in un terreno coesivo saturo con l'elettrosmosi, la precipitazione di carbonati nel volume di terreno in cui ਠstato indotto un ambiente alcalino. Il raggiungimento di questi obiettivi potrebbe portare all'aumento dei valori della resistenza al taglio dei terreni coesivi trattati ed alla riduzione del loro potenziale di rigonfiamento, e quindi al miglioramento della stabilità  del versante costituito da terreni coesivi, interessato da movimenti gravitativi. Per la verifica dell'obiettivo, sono state effettuate due sperimentazioni: una in laboratorio su campioni di terreno coesivo saturo, ed una su modello fisico di versante costituito dal medesimo terreno insaturo. Dai risultati della prima sperimentazione, ਠemerso che nei terreni coesivi saturati con acqua dura della rete domestica, trattati con i campi elettrici a basse intensità  di campo aumenta il contenuto di carbonati nel terreno trattato, diminuisce il potenziale di rigonfiamento dei minerali argillosi (VB) ed il contenuto d'acqua, migliora il valore dell'angolo di attrito interno del terreno coesivo (?). La diminuzione ed il mantenimento della costanza nel tempo del contenuto d'acqua permette il protrarsi nel tempo del trattamento, e favorisce la stabilità  del terreno anche di fronte a potenziali eccessi di acqua. Il trattamento del terreno coesivo saturo con basse intensità  di campo oltre i 30 †" 40 giorni di trattamento favorisce il miglioramento delle caratteristiche meccaniche dei terreni e quindi la stabilizzazione di un movimento gravitativo in terreni coesivi (soil slip).