GEOTECNICA E MECCANICA DELLE ROCCE

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
GEOLOGIA APPLICATA (GEO/05)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere:
Il corso si propone, nella prima parte, di introdurre le nozioni di base relative al comportamento meccanico dei terreni, con una preliminare introduzione dei concetti di meccanica dei continui e delle definizioni di forze e tensioni. A seguire tali concetti saranno applicati nella interpretazione di alcune elementari prove di laboratorio per la definizione dei parametri di resistenza dei terreni. Nella seconda parte, il corso si propone di analizzare il comportamento meccanico degli ammassi rocciosi, differenziandone le peculiarità rispetto a quanto visto per i terreni ed introducendo i concetti di matrice rocciosa e discontinuità. Si tratteranno poi le classificazioni degli ammassi rocciosi ed i criteri di resistenza utilizzati nell’ambito della meccanica delle rocce.
Competenze ed autonomia di giudizio:
Saranno tenute lezioni teoriche sugli argomenti del corso, seguite da esercitazioni durante le quali, anche con l’ausilio del calcolatore, gli studenti dovranno affrontare problematiche reali di meccanica delle terre e delle rocce, determinare i parametri di resistenza dei materiali attraverso l’interpretazione delle prove di laboratorio nonché applicare tali parametri nella valutazione degli effetti indotti da carichi su terreni e/o rocce.
Capacità comunicative:
Lo studente dovrà portare all’esame un quaderno contenente tutte le esercitazioni svolte e dovrà essere in grado di illustrare le proprie strategie di verifica dei singoli casi nonché descrivere ed argomentare le proprie scelte.

Prerequisiti

Matematica, Istituzioni di fisica, geologia applicata

Contenuti dell'insegnamento

Parte di Geotecnica
Caratterizzazione dei terreni. Natura multifase e relazione tra esse. Esercizi. Sondaggi. Analisi granulometriche, limiti di stato, indici caratteristici. Esercizi
Cerchi di Mohr. Concetti di forza e tensione. Mezzo continuo e sollecitazioni. Esercizi Applicativi. Concetto di deformazione e rottura. Effetti meccanici di sollecitazioni. Legami costitutivi. Mezzo Elastico e mezzo plastico. Criteri di resistenza e percorsi di sollecitazione. Invarianti tensioni e deformazioni. Problema tenso-deformativo piano
Tensioni Geostatiche. Principio degli sforzi efficaci. Tensioni geostatiche. Determinazione stato tensionale in sito. Storia tensionale. Coefficiente di spinta a riposo. Tensione orizzontale. Esercizi.
Percorsi di sollecitazione. Variazione stato tensionale. Compressione per carico. Estensione per carico. Esercizi. Condizioni drenante e non drenate. Concetto di coefficiente di permeabilità. Velocità di carico. Processo di consolidazione.
Prova edometrica. Processo di consolidazione. Apparecchio edometrico. Esecuzione delle prove. Rappresentazione dei risultati. Determinazione della tensione di Preconsolidazione. Determinazione dei rapporti e degli indici. Calcolo del cedimento edometrico. Esercizi.
Criteri di resistenza. Criterio di rottura di Coulomb. Esempio di applicazione. Esercizi
Prova di taglio diretto. Condizioni di drenaggio nelle prove di laboratorio. Descrizione apparecchiatura. Fase di consolidazione. Comportamento dilatante e contraente. Piano di Mohr.
Prove triassiale. Apparecchio di prova. Concetti di base. Fasi di Prova. Tipi di prove possibili. Riproduzione percorsi di sollecitazione. Esempi.

Parte di Meccanica delle Rocce
Ammassi rocciosi e Discontinuità. Introduzione. Definizioni. Rilievo geomeccanico. Orientazione discontinuità. Proiezioni sferiche. Rilievo di molte discontinuità. Rappresentazione dei piani. Esercizi. Spaziatura e persistenza. Riempimento. Alterazione. Presenza d’acqua.
Stato di tensione. Stato di deformazione. Componenti di tensione. Tensioni principali. Cerchi di Mohr. Stato di tensione idrostatico e deviatorico. Effetti della variazione dello stato di tensione
Legami costituitivi e criteri di resistenza. Definizioni. Comportamento elastico lineare. Deformazioni piane. Tensioni piane. Costanti elastiche. Comportamento plastico. Criterio di resistenza. Criterio di Mohr-Coulomb. Criterio di resistenza di Hoek Brown. GSI. Linearizzazione Hoek-Brown.
Resistenza a taglio delle discontinuità. Discontinuità naturale. Rugosità. Criterio di Barton. Criterio di Mohr-Coulomb. Attrito residuo. JRC. JCS. Deformabilità e dilatanza. Esercitazione.
Caratteristiche roccia intatta. Prove di laboratorio. Analisi mineralogica. Velocità sonica. Campioni, forma e dimensioni. Apparecchiature di prova. Prova di compressione monoassiale. Comportamento duttile e fragile. Parametri di resistenza e deformabilità. Point load test. Resistenza a trazione diretta e indiretta. Flessione. Compressione triassiale.
Classificazione degli ammassi rocciosi. Sistemi di classificazione. Parametri significativi. RMR. RMR base, determinazione. Parametri meccanici. Q System (Barton), determinazione. Coefficienti riduttivi. GSI (Hoek). Correlazioni. Rmi (Palmstrom). Parametri di deformabilità.
Criterio di Hoek-Brown. Applicazione del GSI. Correlazione Hoek e Brown-Mohr Coulomb.
Prove in sito. Tipologie di prova. Campo di applicazione. Carico su piastra. Stato di tensione naturale. Martinetto piatto. Fratturazione idraulica.

Bibliografia

Renato Lancellotta - Geotecnica - 3. ed. – Bologna : Zanichelli, 2004.
T. William Lambe, Robert V. Whitman ; traduzione di Calogero Valore. - Meccanica dei terreni - 4. rist. riveduta. - Palermo : D. Flaccovio, stampa 2008.
Karl Terzaghi, Ralph B. Peck. - Geotecnica - Ed. ital. a cura di Vincenzo Carbonara, rist. corr. e agg. - Torino : UTET, 1987.
Walter Wittke – Rock Mechanics: Theory and Applications with case Histories. Springer-Verlag. Berlin 1990

Metodi didattici

Lezioni teoriche frontali ed esercitazioni su pc

Modalità verifica apprendimento

Verifica scritta e/o orale 70% comprendente:
- Domande teoriche (conoscenza)
- Applicazioni della teoria/esercizi (competenza )
Controllo del quaderno delle esercitazioni 30% comprendente:
- Domande teoriche (conoscenza)
- Applicazioni originali della teoria (autonomia di giudizio)
- Proprietà di esposizione (capacità comunicativa)