Come funziona una piattaforma digitale per i test triaxiali sui terreni?

Immagina di poter studiare il comportamento del terreno senza dover allestire costosi laboratori. Un team di ricercatori ha creato una piattaforma digitale, basata su MATLAB, che simula i test triaxiali su argille sature. La novità sta nell’integrazione di due modelli avanzati: l’Anisotropic Structured Clay Model (ASCM) e l’Anisotropic Creep Model (ANICREEP). Questi modelli descrivono come il suolo reagisce a carichi diversi, tenendo conto di anisotropie e deformazioni lente nel tempo.

La piattaforma offre quattro condizioni di prova tipiche, consentendo agli studenti di variare pressione, drenaggio e velocità di carico. In pochi click, si ottengono curve sforzo‑deformazione e l’evoluzione di variabili chiave come la pressione interstiziale e la densità. Il vantaggio principale è la possibilità di visualizzare subito i risultati, senza lunghe derivazioni matematiche.

Per i corsi di “Meccanica dei Terreni” è uno strumento di supporto immediato, mentre per la laurea magistrale in “Calcolo Numerico in Ingegneria Geotecnica” permette di approfondire la teoria dei modelli costitutivi. Inoltre, la soluzione è economica, sostenibile e facilmente estendibile: chiunque può aggiungere nuovi modelli o scenari sperimentali. In questo modo la digitalizzazione dell’insegnamento diventa un vero motore di innovazione, creando una risorsa condivisa per università e centri di ricerca.

Il modello ASCM si basa su una formulazione anisotropica della risposta elastoplastica, in cui la superficie di yield è descritta da una funzione ellissoidale dipendente dalla direzione di carico. Tale approccio consente di catturare l’effetto della deposizione stratificata dell’argilla, che genera differenze di rigidità lungo e trasverso al piano di deposizione. L’ANICREEP, invece, introduce un termine di creep visco‑elastico che dipende dal tempo di carico e dalla pressione interstiziale, modellato mediante una legge di potenza modificata. L’integrazione dei due modelli avviene mediante un algoritmo di integrazione incrementale basato su un metodo di Newton‑Raphson modificato, che garantisce la convergenza anche in presenza di non linearità marcate. La piattaforma sfrutta le capacità di visualizzazione 3D di MATLAB per rappresentare la superficie di yield e le traiettorie di stato in spazi sforzo‑deformazione‑tempo, facilitando l’interpretazione di fenomeni come il softening e il hardening anisotropico. Inoltre, il codice è strutturato in moduli OO (object‑oriented), permettendo l’estensione con nuovi modelli costitutivi (es. Cam‑Clay, Hardening Soil) e la connessione a pacchetti FEM per analisi più complesse. La validazione è stata effettuata confrontando i risultati simulati con dati sperimentali di test triaxiali su argille Kaolinite, mostrando errori inferiori al 5% su pressione di picco e deformazione finale.