STABILITA' DEI PENDII & CONSOLIDAMENTO DEI TERRENI E DELLE ROCCE

Il corso si propone di fornire all'allievo le conoscenze fondamentali relative alle problematiche geotecniche di consolidamento dei terreni e delle rocce. In particolare, l'allievo dovrà approfondire le conoscenze teoriche ed applicative sui sistemi di miglioramento e rinforzo al fine di poter trattare con competenza e professionalità gli aspetti relativi alla progettazione degli interventi illustrati a lezione.

La prima parte del corso introduce i principi della teoria e della pratica ingegneristica sugli ammassi rocciosi. In particolare, le lezioni introducono il concetto di orientamento delle discontinuità di un ammasso roccioso, le proiezioni stereografiche, i criteri di rottura, i concetti e l'applicazione della classificazione degli ammassi rocciosi, i possibili meccanismi di rottura in roccia, l'elaborazione e l'interpretazione dei dati di geologia strutturale ai fini dell'analisi di stabilità di pendii rocciosi. Le procedure di analisi sono presentati per meccanismi di rottura dalla semplice geometria; in particolare sono trattati i differenti metodi di identificazione, analisi e consolidamento (interventi di stabilizzazione e interventi di protezione) inerenti a meccanismi di scorrimento planare, di rottura a cuneo e ribaltamento.

La seconda parte del corso copre importanti aspetti progettuali e costruttivi associati con una serie di tecniche di miglioramento del suolo, tra cui: precarico, dreni verticali, compattazione, vibroflottazione, colonne di ghiaia, e l'ingegneria con i geosintetici (classificazione, funzioni e applicazioni dei geosintetici; meccanismi e concetti di terra rinforzata; muri e pendii rinforzati con geosintetici; rinforzo alla base di rilevati fondati su terreni compressibili). Ogni tecnica è trattata riferendosi a principi, stato dell'arte e casi pratici. 

Programma dettagliato

1. Classificazione dei metodi di consolidamento dei terreni. 

2. Principi della teoria e della pratica ingegneristica sugli ammassi rocciosi.

Discontinuità. Classificazione Petrografica e Meccanica delle rocce. Comportamento meccanico del materiale roccia. Criteri di resistenza per la roccia. Classificazione geometrica, meccanica ed idraulica delle discontinuità. Orientazione delle discontinuità e proiezioni stereografiche. Resistenza meccanica delle discontinuità. Criteri di resistenza per le discontinuità. Classificazioni Geomeccaniche degli ammassi rocciosi: RQD, RMR, Q system, GSI. Classificazione dei movimenti di versante. Analisi della stabilità: analisi cinematica e analisi all’equilibrio limite (meccanismi di rottura per scorrimento planare, per scorrimento a cuneo e per ribaltamento). Tipologie di interventi: interventi di stabilizzazione ed interventi di protezione. Ancoraggi attivi e passivi. Criteri di progettazione.

3. Interventi di tipo meccanico ed Interventi di tipo chimico-fisico. 

Studio della compattazione in Laboratorio: Prove Proctor AASHTO standard e modificata, prova CBR. Effetti della compattazione. Compattazione in sito. Attrezzature e tecniche di compattazione. Controllo della compattazione in sito. 

Vibrocompattazione profonda. Miscelatura con additivi. Trattamenti colonnari. Colonne di ghiaia. Iniezioni permeanti. Stabilizzazione termica mediante cottura e congelamento. 

3. Interventi di tipo idraulico 

Preconsolidazione mediante precarichi. Dreni verticali. Teoria della consolidazione radiale. Influenza del rimaneggiamento del terreno attorno al dreno. Influenza della resistenza idraulica del dreno.

4. Interventi di rinforzo per inclusione 

Funzioni ed applicazioni dei geosintetici. Polimeri utilizzati. Tipi di geosintetici. Concetto di rinforzo. Effetto del rinforzo. Compatibilità alle deformazioni terreno-rinforzo. Opere di sostegno in terra rinforzata: principi di funzionamento e modalità costruttive. Conoscenze necessarie per la progettazione. Comportamento meccanico dei geosintetici. Resistenza a trazione di progetto. Effetti del creep a trazione. Interazione terreno-rinforzo. Determinazione sperimentale dei parametri di progetto. Rilevati rinforzati su terreni comprimibili. Metodi di calcolo.

Ultimo aggiornamento: 26-09-2023

BARLA M. (2010) Elementi di Meccanica e Ingegneria delle Rocce, Celid Ed.

ROBERT D. HOLTZ & WILLIAM D. KOVACS & THOMAS C. (1981) An Introduction to Geotechnical Engineering. Prentice-Hall Ed.

HAUSMANN M.R. (1990) Engineering principles of ground modification, McGraw-Hill Pub Co.

HOEK E. & BRAY J.W. (1991) Rock Slope Engineering, E & FN Spon

MOSELEY M.P. & KIRSCH K. (2004) Ground Improvement, Taylor & Francis ed.

Ultimo aggiornamento: 26-09-2023

Lo studente dovrà essere capace di applicare la conoscenza e la capacità di comprensione per interpretare, descrivere e risolvere i problemi complessi o che richiedono un approccio interdisciplinare nel settore dell'ingegneria geotecnica. Egli dovrà essere in grado di comunicare la propria conoscenza, esprimere giudizi e fornire soluzioni progettuali a interlocutori specialisti e non specialisti; dovrà essere in grado di redigere relazioni tecniche sulle attività svolte e di presentarne i risultati in discussioni collegiali; dovrà essere in grado di inserirsi con profitto in gruppi di progettazione e gestione.

Ultimo aggiornamento: 26-09-2023

Conoscenza della meccanica delle terre.

Ultimo aggiornamento: 26-09-2023

L’acquisizione di tali conoscenze e capacità avverrà attraverso la frequentazione delle lezioni teoriche e pratiche e utilizzando testi di livello avanzato.

Ultimo aggiornamento: 26-09-2023

L’esame consiste in una prova orale che verterà sugli argomenti trattati durante il corso. Sono oggetto della prova dei quesiti inerenti i contenuti del corso, descritti nel programma. L’obiettivo della prova è di valutare le conoscenze acquisite, la capacità di applicare la conoscenza in ambito professionale, la capacità di comprendere e discernere i limiti e le condizioni di applicazione delle soluzioni tecniche studiate.

Le modalità di attribuzione del voto finale seguiranno il seguente criterio di valutazione:

30 - 30 e lode: conoscenza completa, approfondita e critica degli argomenti, ottima proprietà di linguaggio, completa ed originale capacità interpretativa, piena capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;

26 - 29: conoscenza completa e approfondita degli argomenti, piena proprietà di linguaggio, completa ed efficace capacità interpretativa, in grado di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;

24 - 25: conoscenza degli argomenti con un buon grado di apprendimento, buona proprietà di linguaggio, corretta e sicura capacità interpretativa, capacità di applicare in modo corretto la maggior parte delle conoscenze per risolvere i problemi proposti;

21 - 23: conoscenza adeguata degli argomenti, ma mancata padronanza degli stessi, soddisfacente proprietà di linguaggio, corretta capacità interpretativa, limitata capacità di applicare autonomamente le conoscenze per risolvere i problemi proposti;

18 - 20: conoscenza di base degli argomenti principali, conoscenza di base del linguaggio tecnico, capacità interpretativa sufficiente, capacità di applicare le conoscenze basilari acquisite;

Insufficiente: non possiede una conoscenza accettabile degli argomenti trattati durante il corso.

Ultimo aggiornamento: 26-09-2023

Programma esteso dei moduli

Stabilità dei pendii (6 cfu)

i principali argomenti previsti dall’insegnamento, sulla base degli obiettivi da raggiungere sono:

INTRODUZIONE AL CORSO; 1. CLASSIFICAZIONE DELLE FRANE. Stato di attività. Cause di innesco dei movimenti franosi; 2. MODELLAZIONE GEOTECNICA DEL PENDIO. Richiami sulla resistenza dei terreni e sui principali mezzi di indagine per la caratterizzazione delle formazioni coinvolte nei fenomeni franosi; 3. METODI DI ANALISI PER LA STABILITÀ DEI PENDII. Equilibrio limite: la posizione del problema. I metodi delle strisce. Il pendio indefinito asciutto, immerso in acqua in quiete, immerso in acqua in moto di filtrazione. Il metodi approssimati: equilibrio dei momenti (Bishop semplificato). I metodi approssimati: equilibrio delle forze (metodo di Janbu semplificato). Il metodo di Morgestern e Price. Il metodo di Spencer; 4. VERIFICHE DI SICUREZZA SECONDO LA NORMATIVA VIGENTE (NTC18). Livelli di sicurezza e cinematismo critico. Pendii naturali e artificiali; 5. MECCANISMI DI DEFORMAZIONE E ROTTURA DEI PENDII NATURALI. Formazione e propagazione della superficie di scorrimento. La rottura progressiva; frane di primo distacco e frane riattivate. La scelta dei parametri di resistenza al taglio da introdurre nelle analisi di stabilità: condizioni di drenaggio e natura della frana; 6. PRINCIPALI INTERVENTI DI STABILIZZAZIONE DEI PENDII: criteri di scelta ed analisi degli interventi; 7. CONTROLLI E MONITORAGGIO. Metodologie di monitoraggio. Strumentazione geotecnica in sito per la misura degli spostamenti in superficie e in profondità (inclinometri) e delle pressioni neutre (piezometri). Esercitazioni relative alle verifiche di sicurezza dei pendii naturali, ed artificiali alla luce della normativa nazionale vigente

Fronti di scavo (3cfu)

INTRODUZIONE AL CORSO. Scavi per opere di fondazione. Scavi in trincea. Scavi non protetti e protetti. Scavi sotto falda: drenaggio preliminare nell’ area circostante lo scavo: interventi di dewatering Tecniche esecutive degli scavi. 1. FENOMENI DI COLLASSO DEGLI SCAVI. Instabilità delle pareti di scavo: altezza critica di scavo e influenza della coesione. Instabilità del fondo dello scavo: fattore di stabilità. Stati limite ultimi di tipo idraulico (sifonamento, sollevamento del fondo dello scavo) . 2. STATO LIMITE DI ESERCIZIO. Spostamenti indotti dallo scavo e da altri fattori. Importanza di valutare i cedimenti a tergo di paratie. 3. RICHIAMI SULLA SPINTA DELLE TERRE. Stato tensionale attivo e passivo. Spostamenti necessari alla mobilitazione delle spinte. Presenza della coesione. Influenza dell’attrito. Verifiche in condizioni non drenate. 4. OPERE PROVVISIONALI: SCAVI ARMATI. Fasi esecutive. Metodi di analisi. Diagrammi delle spinte apparenti.5. FRONTI DI SCAVO SOSTENUTI DA DIAFRAMMI. Tecniche esecutive e tipologie dei diaframmi. Diaframmi a mensola ed ancorati: criteri di dimensionamento allo stato limite ultimo e di esercizio. Tiranti di ancoraggio: tipologie esecutive; resistenza allo sfilamento; criteri di dimensionamento. 6. VERIFICHE DI SICUREZZA DEGLI SCAVI ARMATI E DEGLI SCAVI SOSTENUTI DA DIAFRAMMI: quadro normativo nazionale, determinazione e scelta dei parametri di calcolo geotecnici.

Esercitazioni relative alle verifiche di sicurezza di scavi armati e diaframmi intirantati alla luce della normativa nazionale vigente

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023

•       Dispense a cura del docente (Course materials prepared by the teacher).

•           Analisi di stabilità dei pendii. I metodi dell'equilibrio limite I metodi dell'equilibrio limite. Farulla C. Airò (2001), Hevelius Editore, Benevento.

•           Meccanismi di deformazione e rottura dei pendii. Picarelli L. (2000), Hevelius Editore, Benevento.

•           Lancellotta ? “Geotecnica” ? Zanichelli.

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023

Gli obiettivi formativi del corso sono l’acquisizione di conoscenze teoriche ed applicative per l'analisi e la modellazione del comportamento meccanico dei pendii naturali, artificiali e dei fronti di scavo.

Le conoscenze e le competenze acquisite nell'ambito del corso riguardano: a) la modellazione geotecnica del pendio, b) la valutazione del coefficiente di sicurezza del pendio mediante i metodi dell'equilibrio limite, in accordo con le prescrizioni delle NTC 2018; c) i principali metodi impiegati nella pratica applicativa per la stabilizzazione di versanti naturali oggetto di movimenti franosi; d) i principali strumenti di monitoraggio e controllo in sito dei pendii, e): le tecniche esecutive, le problematiche, e le tipologie di opere di sostegno dei fronti di scavo; f) le verifiche di sicurezza dei fronti di scavo e dei diaframmi ai sensi della normativa vigente

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023

Sono necessarie le conoscenze di base di meccanica dei terreni e ingegneria geotecnica.

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023

Il corso si articola in:

a) Lezioni frontali, su tutti gli argomenti del programma, con il confronto con gli studenti mediante proposizione di quesiti su diversi aspetti dei problemi trattati;

 b) Esercitazioni guidate svolte durante le lezioni nella modalità classica (alla lavagna) o mediante l'uso di software applicativi (SLOPE/W, SEEP/W)

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023

Bibliografia di approfondimento

Approfondimenti:

•           The stability of slopes. Bromhead E.N. (1986). Surrey Univ. Press, London.

•           Slope stability. Engineer Manual EM 1110-2-1902 (2003). US Army Corps of Engineers, Engineering and Design.

•           Geotechnical Engineering of the Stability of Natural Slopes, and Cuts and Fills in Soil- Keynote Lecture (2000). Fell R., Hungr O., Leroueil S.and Riemer W., pp.100.

Normativa di riferimento:         NTC 18– Aggiornamento delle Norme Tecniche per le Costruzioni –D.M. 17 Gennaio 2018.

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023

La prova d'esame consiste in una prova orale finalizzata a verificare le conoscenze acquisite e le capacità applicative.

L’obiettivo della prova orale consisterà nel verificare la capacità di apprendimento, il livello delle conoscenze acquisite e di comprensione dei contenuti del corso nonchè di valutare l'abilità comunicativa.

La capacità di applicare le conoscenze nell’ambito di reali problemi applicativi con particolare riferimento alle verifiche di stabilità dei pendii naturali e artificiali, dei fronti di scavo protetti e non, sarà verificata attraverso le esercitazioni consegnate dallo studente.

Il voto finale in trentesimi sarà attribuito sulla base dei seguenti elementi: conoscenza acquisita, grado di approfondimento, e analisi critica degli argomenti, padronanza degli argomenti, proprietà di linguaggio, votazione delle esercitazioni svolte.

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023

Questo insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile.

Ultimo aggiornamento: 19-09-2023