Anno: 4,5 Periodo:2
Lezioni, esercitaz., laboratori: 6(4)+2(4)(ore settimanali);82+28(nell'intero periodo) Docente:Margherita Ferrero
Il corso ha lo scopo di fornire delle conoscenze, nel campo dell'ingegneria geotecnica, della stabilità dei pendii. In particolare vengono trattati i metodi per la caratterizzazione geotecnica di pendii in roccia ed in terreno, i metodi analitici e numerici per le analisi di stabilità e quelli relativi alla scelta ed al dimensionamento di opere di difesa e di stabilizzazione.
PROGRAMMA
Nel corso vengono trattati i seguenti argomenti:
metodi di classificazione e identificazione dei fenomeni franosi;
caratterizzazione geotecnica dei terreni e delle rocce costituenti i pendii naturali ed artifi-ciali;
metodi di analisi di stabilità dei versanti e di analisi del moto di masse instabili;
metodi di consolidamento e di difesa dei pendii.
Le lezioni possono essere suddivise in 22 argomenti, riassunti nella tavola che segue:
I. Pendii naturali ed artificiali: scavi, rilevati, discariche (tipologie costruttive). [2 ore]
2. Classificazione dei movimenti franosi (Varnes, 1978). [4 ore]
3. Identificazione dei fenomeni franosi. [2 ore]
4. Ingegneria dei pendii. Concetti di base. [4 ore]
5. Descrizione quantitativa delle discontinuità in roccia (ISRM, 1978). [IO ore]
6. Resistenza a taglio della matrice rocciosa, delle discontinuità e della massa rocciosa; ef-fetti di scala sulla resistenza a taglio. [8 ore]
7. Flusso d'acqua nei mezzi rocciosi. [4 ore]
8. Classificazione dei terreni. [2 ore]
9. Resistenza a taglio dei terreni. [8 ore]
IO. Flusso d'acqua nei mezzi porosi. [4 ore]
Il. Modelli geomeccanici. [4 ore]
12. Analisi del moto di caduta massi. [8 ore]
13. Analisi di ribaltamento blocchi. [2 ore]
14. Verifiche di stabilità allo scivolamento di pendii in roccia. [IO ore]
15. Verifiche di stabilità allo scivolamento di pendii in terra. [8 ore]
16. Analisi di frane per espansione laterale. [2 ore]
17. Analisi del movimento di colate in terra e detrito. [6 ore]
18. Analisi di fenomeni gravitativi profondi. [4 ore]
19. Analisi probabilistiche di stabilità di pendii. [4 ore]
20. Analisi dinamiche e pseudostatiche di pendii. [6 ore]
21. Metodi di consolidamento di pendii. [6 ore]
22. Metodi di protezione e difesa. [2 ore]
I primi quattro riguardano la descrizione dei tipi di movimento franoso e delle tipologie co-struttive di opere in terra e di scavi in roccia, di classificazione e identificazione dei fenomeni
franosi e di definizione dei concetti di base dell'ingegneria dei pendii, quali il fattore di sicu-rezza, le analisi di stab.ilità in campo statico e dinamico ed il concetto di equilibrio limite.
Successivamente vengono richiamati alcuni temi della meccanica delle rocce, quali la descri-zione quantitativa delle discontinuità, la resistenza a taglio e il flusso dell'acqua nei mezzi discontinui. Questi temi vengono trattati con specifico riferimento ai problemi di stabilità dei pendii in roccia sviluppando metodi statistici per l'elaborazione dei dati dei rilievi delle di-scontinuità, affrontando il problema degli effetti di scala sulla resistenza al taglio di .grandi discontinuità e introducendo dei modelli numerici per lo studio del moto dei fluidi nelle di-scontinuità.
Le lezioni proseguono con i richiami di meccanica delle terre relativi alla caratterizzazione geotecnica e idraulica dei terreni. Le conoscenze acquisite in questa prima parte del corso permettono di sviluppare un modello geomeccanico della massa in esame che evidenzi le ca-ratteristiche geometriche e strutturali e i potenziali cinematismi di instabilità.
Nel corso vengono quindi trattati metodi di verifica di stabilità e metodi previsionali dei mo-vimenti franosi. In particolare sono sviluppati dei modelli analitici e numerici per l'analisi del moto di caduta massi e per l'analisi del comportamento meccanico di sistemi di blocchi, per la verifica di stabilità dei pendii in roccia ed in terra; viene descritto il metodo del blocco chiave per le analisi statiche di mezzi rocciosi discontinui e sono definiti i concetti generali ed illu-strati dei casi applicativi del metodo degli elementi finiti e del metodo degli elementi distinti allo studio di frane complesse.
L'analisi dei meccanismi evolutivi di colata viene trattata con un modello analitico, per il caso di terreni argillosi e con un modello numerico fondato sulla teoria degli automi cellulari, per il caso di trasporto di masse detritiche. .
Problemi di analisi dinamica dei pendii vengono trattati con alcune particolari applicazioni del metodo di Newmark, mentre alcuni metodi probabilistici (Montecarlo, Rosenblueth, Bayesefuzzy sets) vengono discussi per tener conto dell'aleatorietà con cui i parametri fisici e geometrici del problema sono noti.
Il corso si conclude con la descrizione dei principali metodi di stabilizzazione dei pendii e di protezione di opere e infrastrutture civili dai movimenti franosi. Nel primo caso vengono illustrate le metodologie di scavo, riporto, drenaggio, rinforzo e sostegno dei pendii descri-vendo, come nei metodi analitici e numerici precedentemente introdotti, si può schematizzare l'azione degli interventi realizzabili al fine di migliorare la stabilità dei pendii. Nel secondo caso vengono illustrati metodi di difesa da caduta massi (valli paramassi con reti di protezio-ne, gallerie paramassi) e di trasporto di massa (briglie filtranti) e vengono descritti i metodi di verifica dell'efficacia di queste opere.
ESERCITAZIONI
Le esercitazioni riguardano principalmente lo svolgimento di casi applicativi per:
l. la caratterizzazione geotecnica di rocce e terreni costituenti il pendio;
2. la messa a punto di un modello geomeccanico di una massa rocciosa;
3. il calcolo previsionale del moto di caduta massi lungo il versante;
4. la verifica di stabilità al ribaltamento e scivolamento con il metodo dell'equilibrio limite di un sistema di blocchi;
5. le verifiche di stabilità di pendii in roccia con il metodo del blocco chiave;
6. la verifica di stabilità dei pendi in terra con alcuni metodi dell'equilibrio limite;
7. l'analisi del moto di un colamento detritico con il metodo degli automi cellulari;
8. l'analisi con metodi numerici dei meccanismi evolutivi di frane complesse;
9. le verifiche di stabilità in campo pseudostatico e l'analisi dinamica di un sistema di bloc-chi con il metodo degli elementi distinti;
lO. il dimensionamento e la verifica di un intervento di stabilizzazione di un pendio;
Il. il dimensionamento e la verifica di un'opera di protezione da caduta massi, costituita da un vallo con rete di protezione.
Èprevista inoltre un'escursione in un sito sede di un movimento franoso.
BIBLIOGRAFIA Testi di riferimento:
Rock slope stability analysis/G.P. Giani. - Rotterdam: Balkema, 1992.
(Tratta gli argomenti di cui ai punti 1,2-7,11-14,16,19-22 della tabella che riassume il pro-gramma delle lezioni. Questo testo è reperibile presso la biblioteca del Dipartimento di Geo-risorse e territorio).
Per gli argomenti trattati ai punti 3, 8, 9, lO, 15, 17 e 18 verranno date agli studenti del corso delle dispense.
Viene inoltre consigliata la consultazione dei seguenti testi
Pendii naturaliefronti di scavo: atti del2. ciclo di conferenze di meccanica ed ingegneria delle rocce/a cura di G. Baria. - MIR Politecnico di Torino, 1988.
Previsioni e riscontri nella meccanica ed ingegneria delle rocce: atti del4. ciclo di conferen-zedi meccanica ed ingegneria delle rocce/a cura di G. Baria. - MIR Politecnico di Torino,
1992.
Landslides: analysis and control/ed. R.L. Schuster, R.J. Krizek. (Special reports; 29). -Washington: Highway Research Board, 1978.
Soi! slape instability and stabilisation/ ed. B.F. Walker, R. Fells. - Rotterdam: Balkema, 1987.