Catalogo dei Corsi di studio

Attività di ricerca
L attività di ricerca è sviluppata integralmente nell ambito della Geotecnica, con particolare attenzione allo studio del comportamento meccanico delle rocce. Nella esperienza scientifica della scrivente si possono individuare diversi temi di ricerca, documentati da pubblicazioni scientifiche, dei quali risultano di particolare rilievo i seguenti:
a) Comportamento elastico di materiali e ammassi rocciosi. Le misure di velocità di propagazione delle onde investigano il comportamento elastico di materiali interessati da sistemi di vuoti. Alla scala del materiale roccioso la ricerca riguarda lo studio di rocce calcaree (sia con caduta fragile di resistenza, sia tenere), rocce metamorfiche anisotrope (gneiss e scisti), rocce vulcaniche tenere (tufi, piroclastiti e lave). Le misure di velocità sono state elaborate a partire da modelli per l esame della influenza della saturazione, per l individuazione della classe di simmetria nelle rocce anisotrope e per l esame della variazione dei sistemi di vuoti durante le fasi di applicazione di carichi isotropi o deviatorici. Alla scala dell ammasso roccioso le variazioni di stato di sforzo e deformazione indotte da scavi possono essere indagate con misure dinamiche, quale ad esempio la tecnica SASW, poco utilizzata nelle rocce dure e fragili ma ugualmente efficace, come nelle terre. I casi già indagati hanno interessato scavi di gallerie in ammassi molto fratturati di rocce fragili ed anche cavità preesistenti in ammassi di rocce vulcaniche tenere.
b) Comportamento meccanico di rocce vulcaniche. La ricerca sulle peculiari caratteristiche meccaniche delle rocce vulcaniche tenere, molte delle quali di origine piroclastica, riveste una particolare rilevanza, vista la limitata letteratura scientifica su questo argomento, anche dovuta alla difficoltà di preparazione dei provini in laboratorio. A seguito dell applicazione di carichi le rocce vulcaniche tenere passano dall iniziale stato naturale, nel quale presentano una struttura , responsabile della maggiore rigidezza e della più elevata tensione di snervamento, ad una condizione di materiale destrutturato. La ricerca ha mostrato che un attento esame dei risultati delle prove meccaniche consente di individuare le variazioni di porosità e tessitura che accompagnano il processo di destrutturazione all applicazione di carichi isotropi e deviatorici. Un altra ricerca riguardante le rocce vulcaniche a diverso grado di porosità ha indagato la relazione tra diversi indici di resistenza tipicamente utilizzati nella Meccanica delle Rocce. Attraverso modelli di analisi degli sforzi è stato ricavato che all applicazione di carichi deviatorici tanto più elevata è la porosità, tanto minore è il rapporto tra microfessure che raggiungono la rottura a trazione rispetto alla rottura al taglio.
c) Caratteristiche di discontinuità in roccia. I dati rilevati con laser scanner tridimensionali su pareti in roccia sono stati elaborati per l esame della giacitura, della scabrezza a grande scala e della ondulazione di discontinuità. Le giaciture dei piani di discontinuità affioranti sono state determinate applicando un metodo di regressione denominato Total Least Squares , adatto ad essere utilizzato nel caso in cui gli errori di misura siano ugualmente distribuiti nelle tre direzioni. I rilievi di dettaglio sono stati elaborati con modelli basati sulle leggi della geometria frattale per la stima della scabrezza, ricavando così la sua variazione con la scala. Le caratteristiche delle discontinuità elaborate alla scala del sito sono state utilizzate come dati di input per le analisi della stabilità di fronti in cave di marmo (Carrara), condotte con metodi di analisi degli sforzi di tipo del discontinuo.
d) Comportamento meccanico di gallerie. In galleria le operazioni di scavo e messa in opera del rivestimento modificano lo stato tensio-deformativo originario. Le misure di controllo, oltre a costituire un sistema di allerta delle condizioni di stabilità, possono essere elaborate al fine di studiare il comportamento del terreno. Sono state condotte analisi a ritroso che, sulla base di prefissati modelli costitutivi, forniscono un modello di comportamento in grado di rappresentare le diverse e complesse fasi cantieristiche. In particolare sono state elaborate le osservazioni sperimentali in diverse gallerie nella zona del fronte di scavo, che rappresenta la zona più complessa di una galleria, allo scopo di studiare l interazione del terreno con gli elementi, sia di sostegno sia di rinforzo, che garantiscono la stabilità del cavo. Per la complessità delle condizioni al contorno lo studio ha richiesto l applicazione di modelli di analisi degli sforzi. Sono state elaborate anche misure dello stato tensionale negli elementi strutturali del rivestimento preliminare. Le sollecitazioni stimate da modelli risultano più elevate rispetto a quelle misurate perché includono la componente di spostamento aggiuntiva dovuta allo scavo tra l installazione del rivestimento e l inizio delle misurazioni. Infine modelli di analisi degli sforzi applicati al caso di gallerie scavate in ammassi rocciosi hanno consentito di studiare i campi di applicabilità di rivestimenti definitivi aperti, in assenza di arco rovescio, tra i quali: il rapporto di rigidezza tra ammasso e fondazione, l anisotropia dello stato di sforzo originario, la presenza della falda, l azione sismica.
e) Scavabilità di gallerie mediante frese meccaniche. Per lo scavo di gallerie in ammassi rocciosi con frese meccaniche (TBM e frese puntuali) è rilevante la previsione del rendimento di scavo della macchina, del consumo energetico e dell usura delle punte o dei dischi utilizzati. Le caratteristiche meccaniche del materiale roccioso alla scala del laboratorio assumono una grande rilevanza e, insieme alle caratteristiche delle discontinuità, concorrono alla formulazione di modelli di previsione. In aggiunta alle prove meccaniche più tradizionali, sono state eseguite prove di fragilità e altre prove non convenzionali per la determinazione dell indice di scavabilità della roccia e dell indice di abrasività degli utensili. L efficacia dei modelli di previsione è stata testata con dati provenienti da cantieri di scavo di gallerie.
f) Comportamento meccanico di fondazioni di dighe in ammassi rocciosi. Il comportamento di ammassi rocciosi di fondazione di dighe può essere analizzato dall esame delle misure di monitoraggio. La deformabilità dell ammasso di fondazione è stata determinata, ad una scala che non può essere investigata altrimenti dalle usuali prove in sito, elaborando le misure di spostamento secondo una procedura di analisi mista statistico-deterministica. L esame delle misure delle pressioni interstiziali e delle perdite idrauliche sono anch esse di interesse per lo studio del comportamento meccanico dell ammasso di fondazione, in quanto le loro variazioni sono influenzate da quelle dello stato di sforzo. Il confronto tra dati rilevati e lo stato di sforzo e deformazione descritto da analisi tensio-deformative hanno consentito di confermare l entità dei parametri meccanici che influenzano la filtrazione.
g) Comportamento meccanico di pendii naturali in roccia. La ricerca ha riguardato lo studio dei meccanismi di instabilità di pendii naturali in rocce tenere, tra i quali sono inclusi sia porzioni di fianchi di vulcani attivi (Sciara del Fuoco, Stromboli; cono de La Fossa, Vulcano), sia rupi di rocce vulcaniche sovrastanti substrati argillosi (Orvieto). Un caso di scivolamento planare in rocce calcaree fragili interessate da interstrati argillosi (Assisi) è stato indagato con l analisi dei dati forniti dal sistema di monitoraggio degli spostamenti e lo studio dell influenza delle precipitazioni nella riattivazione dei movimenti.