Appunti delle lezioni di Opere in Sotterraneo

Opere in sotterraneo

Meccanica delle rocce (MOR) - Generalità

Un ammasso roccioso è costituito da materiale roccioso e discontinuità. Il materiale roccioso, alla scala dell'occhio umano, appare integro, cioè all'esame visivo appare integro, per una serie di discontinuità. L'interazione del comportamento meccanico del materiale roccioso e delle discontinuità definisce l'ammasso roccioso.

La spaziatura media delle discontinuità è relativa alla scala delle dimensioni dell'opera. Se questo rapporto è:

• Grande → Grande rilevanza delle discontinuità nell'opera.
• Molto grande → Conta solo il comportamento del materiale roccioso (ad esempio, frana delle discontinuità).
• Piccolo → Le discontinuità hanno molta influenza sul comportamento globale dell'ammasso, molto dense.

Quindi:

• Rapporto piccolo → Esempio: grandi scavi in sotterraneo, hanno influenza le discontinuità.
• Rapporto grande → Esempio: perforazione di un foro da mina → ha rilevanza le proprietà intrinseche del materiale roccioso → si usa un modello continuo (meccanica dei continui) e modello discontinuo (tipico della MOR) per rapporti molto grandi.

Per rapporti piccoli si usa un modello continuo equivalente → le proprietà del materiale roccioso sono degradate, per avere proprietà equivalenti.

Opere in sotterraneo

Meccanica delle rocce (MDR) - Generalità

Un ammasso roccioso è costituito da materiale roccioso e discontinuità. Il materiale roccioso, alla scala dell'occhio umano, appare integro, cioè all'esame visivo appare integro, però è una serie di discontinuità. L'interazione del comportamento del materiale roccioso e delle discontinuità definisce l'ammasso roccioso. La spaziatura media delle discontinuità è relativa alla scala delle dimensioni dell'opera.

Se questo rapporto di:

• Grande → Grande rilevanza della discontinuità nell'opera.
• Molto grande → Conta solo il comportamento del materiale roccioso (ad esempio, frana delle discontinuità).
• Piccolo → Le discontinuità hanno molta influenza sul comportamento globale dell'ammasso.

Quindi:

• Rapporti piccoli → Esempio: grandi scavi in sotterraneo hanno influenza sulle discontinuità.
• Rapporto grande → Esempio: perforazione di un foro da mina → ha rilevanza le proprietà intime del materiale roccioso → si usa un modello continuo (meccanica dei continui: esempio modello elastico-plastico) per rapporti molto grandi e modello discontinuo (tipico della MDR) per rapporti grandi.

Per rapporti piccoli si usa un modello continuo equivalente per le proprietà del materiale roccioso non degradate, per avere meglio l'equivalente.

Fattori influenzanti e criteri progettuali

È essenziale la corretta valutazione delle condizioni geologiche e della storia geologica:

• Fattori genetici → Determinano la costituzione petrografica.
• Fattori diagenetici → (ad esempio, cementazione) possono modificare il legame tra i minerali e i vuoti.
• Fattori tettonici → Responsabili della formazione di discontinuità.
• Stato di alterazione (esogena o endogena) → Modificano le caratteristiche dell'ammasso nel tempo.

Criteri progettuali 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 di scavo e sostegno.
4. Verifiche progettuali.
5. Previsione del comportamento.
6. Aspetti contrattuali.
7. Controllo in corso d’opera.

Obiettivo indagini geotecniche

L'obiettivo delle indagini geotecniche include:

• Caratterizzazione geologica e geotecnica.
• Caratteristiche tecniche/economiche delle possibilità soluzioni progettuali.
• Preparazione del progetto più adeguato.
• Previsione delle difficoltà costruttive.
• Piano di monitoraggio e misura di adeguate alternative.

Le gallerie sono le opere per le quali si hanno nuove tecniche di indagine. È entro un limite pratico l'acquisizione dei dati, oltre il quale non è possibile conoscere il sottosuolo (esempio: sondaggi profondi 1 km non si fanno!).

Influenza dell'approfondimento delle indagini sui costi e sui valori risultanti del progetto - Analisi di approfondimento delle indagini. Acquisizione dati da immagini geologiche-geofisiche. È una soglia dell'1.5% sotto la quale è bene non andare: cioè è meglio approfondire le indagini oltre l'1.5% della lunghezza delle gallerie (esempio: sondaggi lunghi il 2% della lunghezza totale della galleria).

Opere lineari

Gallerie superficiali.

Opere puntuali

Centrali in caverna.

Per esempio, indagini geofisiche > affidabili per i primi 30-40 m di gallerie, quindi per quelle superficiali.

Scelta del tracciato

Evitare zone fortemente tettonizzate/carsificate/sede di acquiferi importanti o con comportamento rigonfiante (swelling). Attraversare le zone citate il più possibile perpendicolarmente, per rendere minima la durata.