Poroelasticità

La poroelasticità è la disciplina che studia il comportamento fisico dei materiali porosi. Un materiale o mezzo poroso è composto da una matrice solida permeata da una rete interconnessa di vuoti (pori), attraverso i quali si ha presenza e movimento di un fluido. Le rocce, il suolo, e i tessuti biologici sono esempi di materiali porosi.

La presenza di un fluido, libero di muoversi in un mezzo poroso modifica il responso meccanico del mezzo. I due meccanismi chiave dell'interazione fra matrice e fluido: (i) un incremento della pressione ai pori induce una dilatazione della matrice solida e (ii) la compressione della matrice a sua volta causa un aumento della pressione ai pori, sempre che al fluido sia impedita la fuoriuscita dalla rete porosa.

La combinazione dei due meccanismi conferisce alle proprietà meccaniche della matrice solida una dipendenza temporale apparente. L'aumento della pressione ai pori dovuta alla compressione si dissipa se è consentito il trasporto per diffusione della massa di fluido; in questo caso, ha luogo un'ulteriore deformazione della matrice solida.

La prima teoria che considerava l'influenza del fluido nei pori di un suolo in condizioni di deformazione quasi-statica fu sviluppata nel 1923 da Karl von Terzaghi, che propose un modello monodimensionale per il consolidamento dei terreni. La sua teoria fu generalizzata al caso tridimensionale da Rendulic, nel 1936.

Fu però Jean-Baptiste Biot che dal 1935 al 1941 sviluppò una teoria lineare poroelastica coerente con i due meccanismi di base sopra commentati.