Appunti delle lezioni di Opere in Sotterraneo

OPERE in SOTTERRANEO

MECCANICA delle ROCCE (MOLR) - GENERALITA'

AMMASSO ROCCIOSO = MATERIALE ROCCIOSO + DISCONTINUITA'

Il materiale roccioso alla scala dell'occhio umano appare INTEGRO (cioè all'esame visivo appare integro), puri

una serie di DISCONTINUITA'

L'interazione del comportamento mat. roccioso + discont. definisce l'ammasso roccioso.

SPAZIATURA MEDIA DISCONTINUITA' = SCALA

DIMENSIONI dell'OPERA

Se questo rapporto δ:

• GRANDE → grande rilevanza della discontinuità nell' opera
• MOLTO GRANDE → conta solo il comportamiento delle materiale

roccioso (per es. H grandi)

δ_grande

PICCOLO → le discontinuità hanno molta influenza

nel comportamento globale dell'AMASSO (molto dice)

QUINDI

1. rapporto piccolo → es: fondazione diga grandi scavi in sotterraneo, hanno influenza sulle discontinuità.
2. rapporto grande → es: perforazione di un foro da mina → ha rilevanza le proprietà intrinseche del materiale roccioso → si usa un mod. CONTINUO (meccanica del continuo) e mod. elasto-plastico per rapporto MOLTO GRANDI, e morn. DISCONTINUO (tipico della MOLR) per rapporto GRANDE.

per rapporto. piccoli si usa un MOD. CONTINUO EQUIVALENTE → le proprietà del mat. roccioso sono degradate, per avere quelle proprietà equivalenti.

È essenziale la corretta valutazione delle condizioni

geologiche e della storia geologica:

• fattori genetici → determinano la costituzione petro-
• fattori diagenetici → (es. cementazione) possono modifi-
care il legame tra i minerali e i prodotti
• fattori tettonici → responsabili della formazione
• stato di alterazione (esogena o endogena) → modificarsi,
cambio le caratteristiche dell'ambiente nel tempo.

Iter progettuale per la realizzazione di una galleria

1. Definizione dei requisiti funzionali e individuazione
dei vincoli ambientali
2. Caratterizzazione geotecnica e geologica
3. Scelta delle modalità d'arzata e sostegno
4. Verifiche progettuali
5. Previsione del comportamento
6. Aspetti contrattuali
7. Controlli in corso d'opera

Obiettivo indagini geotecniche

• caratterizzazione geologica e geotecnica
• caratteristiche tecniche / economiche delle possibili soluzioni progettuali
• Preparazione del progetto più adeguato
• Previsione delle difficoltà costruttive
• Piano di monitoraggio e previsione di adeg. alternative

Le gallerie sono le opere per le quali si hanno meno

tecniche di indagine, esistono una limitate praticabilità

di acquisizione (basi dati) oltre il quale non è possi-

bile conoscere il sottosuolo (es: sondaggi profondi 100m)

si fanno!)

Giacitura

dice com’ è orientata nello spazio la dis.

È un’orientazione relativa se ho 2 dis. tra loro//in Nod hanno stessa giacitura (o orientazione)

Si ipotizza la discontinuità come retta superficie piana e la sua giacitura nello spazio è data da 2 angoli:

• Angolo di immersione: ϒ _{⇒ Azimut della linea di max pendenza del piano} [0°: 360°]
• Angolo di inclinazione: ϴ _{[0°: 90°]}

Per trovare l'azimut: si ha un piano, una bussola per determinare il Nord geografico. Si prende una delle sue linee di max pendenza del piano, proiettata nell'orizzontale e si valuta l’angolo formato dal Nord fisso in senso orario fino ad incontrare la posiz., ma nel piano orizzontale di una delle linee di max pendenza. ⇒ Ang. di immersione

L’ang. di inclinazione è l’inclinazione del piano vs. rispetto all’orizzontale

Con discontinuità molto verticali/sub-verticali l’ang. di immerisone può non essere indicativo e si parla di:

• Ang. di direzione = Azimut di retta cutia di livello del piano (la direzione supera 180°)
• Ang. di inclinazione

La direzione è ±90° rispetto all’immersione

L = α± 90°

Rappresentazione sintetica delle discontinuità minori:

Si usa il metodo delle reticoli stereografica

(nelle carte top la giacitura delle discontinuità più importanti viene riportata)

(c’è riservo delle dis. principals)

Con discontinuità proiettate in nucleo regolare rischi arrol.

Dalla distribuzione di frequenza Gaussiana (a),

se ho discontinuità raggruppate (b) o casuali (c)

ho altre distribuzioni tipiche (slide).

Dall'istogramma di lunghezza posso fare il grafico

della LUNGHEZZA CUMULATA (%), da cui posso definire

il MODULO di FRATTURAZIONE e i QUANTILI al 25% e 75%

e permette di distinguere tra distribuzioni ≠ (es. A e B)

i valori di luog. dell'ammasso A sono distribuiti su

intervalli ampi; nel caso dell'ammasso roccioso B

i valori di lunghezza sono concentrati.

A e B hanno stesso

MF → preciso anche

i quantili al 25% e

75% per meglio

definire la curva

MF → quantile al 50%

4) ESTENSIONE AREALE della discontinuità

Grandezza difficile da rilevare: noi vediamo le tracce

delle discontinuità, la loro "pericolosità" nella scelta

e normalmente non so quant'è estesa. Ma è un

dato importante perché identificano i possibili

volumi instabili.

In genere si fa un rilievo di estensione di quello

che si vede e con dei modelli matematici si fa

il resto.

Altro concetto legato all'estensione è la CONTINUITÀ

Caratterizzazione del materiale roccioso

1. caratterizzazione petrografica (nome litologico)
2. costituzione mineralogica
3. caratteristiche tessiturali
4. grado di alterazione
5. proprietà fisiche (caratt. fisiche: peso di V, peso dell’unità di volume, porosità / caratt. meccaniche: velocità di propagazione dell’onda P, resistenza uniax, modulo di Young)

1) Caratteristiche petrografiche

La classifica petr. contiene info sulla:

• genesi dei materiali (detritica, chimica, organica...)
• composiz. mineralogica
• caratt. tessiturali (clastica, macro/micro grana...)

7 ≠ classifiche (tabelle) in funzione della genesi della roccia (sedimentarie e piroclastiche; rocce ignee e metamorfiche)

Viene fornita anche una prima indicazione sul comportamento meccanico in base al nome litologico (es. roccia scistosa → compatt. anisotropo...)

2) Costituzione mineralogica

Per definirlo si realizzano delle sez. sottili. Grani grandi: si identificano ad occhio i minerali.

Grani piccoli: osservazione al microscopio sia in maniera qualitativa o in maniera quantitativa (es. % di V singolo minerale).

3) Caratteristiche tessiturali

(Dimens. grani e tessitura)

Fatta ad occhio nudo guardando le carott. ma an. che guardando spaccature di roccia irregolari.

Altre info tessiturali → al microscopio in sez. sottili - per es. roccia apparentemente integra alla scala dell’occhio umano è in realtà microfessurata (tutte le rocce ignee sono microfessurate, le banche no).

ESERCIZIO CON I RETICOLI - RETICOLO EQUATORIALE DI WULFF

Si assimila la DISCONTINUITÀ ad una SUPERFICIE PIANA e si rappresenta con 2 angoli:

ANG. DI IMMERSIONE (AZIMUT della LINEA di MAX PENDENZA)

ANG. di INCLINAZIONE (INCLINAZIONE del PIANO rispetto all'orizz.)

PROIEZIONE STEREOGRAFICA di WULFF

Abbiamo una retta che buca l'emisfero inferiore in un punto, si collega al polo N della sfera. La proiezione stereografica di una retta è un punto, quella di un piano è una circonferenza.

Tra tutte le rette proiettate è utile proiettare le normali ai piani. Invece di avere una circonferenza si ha che il piano è rappresentato da un punto: il suo polo (così la proiezione stereografica della normale).

I reticoli polarizzati che rappresentano la proiezione stereografica dei meridiani e // di una sfera su al cui raggio; in particolare sul piano equatoriale i meridiani diventano dei raggi e i paralleli diventano delle circonferenze.

Il reticolo polare si usa per rappresentare i //N/, quello equatoriale per rappresentare le circonferenze orarie.

Se voglio rappresentare tutto sul piano orizzontale passo per l'equatore, il centro di proiezione è il polo: proiezione polare.

Se faccio riferimento al piano, invece, si disegna sull’equatoriale e il polo di proiezione è nell’equatore.

RETICOLO EQUATORIALE di WULFF:

ponendo un foglio lucido, lo sovrappongo e localizzando il cerchio fondamentale (quello max), tracciando