In geotecnica il terreno è definito come un mezzo trifase costituito da particelle solide, acqua e aria. I grani possono avere origine minerale e/o organica, si presentano in diverse forme e grandezze determinate dalla curva granulometrica del mezzo. Le due fasi riempiono i vuoti e la loro proporzione determina il grado di saturazione del terreno.
Se i terreni sono sottoposti a temperature inferiori a quelle di congelamento del fluido interstiziale, una parte dell’acqua presente nei vuoti solidifica in ghiaccio, quindi il terreno diventa un mezzo multifase (scheletro solido, aria, acqua e ghiaccio).
Le opere geotecniche immerse in un terreno congelato sono sottoposte a forze di sollevamento che variano in funzione dei parametri termici, idraulici e meccanici del terreno e della geometria dell’opera.
Gli effetti del congelamento dipendono dalla velocità di applicazione del carico termico e sono strettamente legati alla formazione delle cosiddette “ice lens” (lenti di ghiaccio), ovvero strati di ghiaccio puro che si sviluppano perpendicolarmente al flusso di calore.
Con “frost heave” o criosollevamento s’intente il rigonfiamento che un terreno subisce a causa del processo di congelamento. È un fenomeno importante da considerare nel campo dell’ingegneria civile nelle aree fredde e una sua profonda comprensione e previsione è ancora lontana dall’essere raggiunta.
Il criosollevamento si manifesta se sono soddisfatte le tre condizioni seguenti: una temperatura inferiore a quella di congelamento, un terreno suscettibile al congelamento e un costante afflusso di acqua al terreno.