Insegnamento MECCANICA DELLE TERRE E DELLE ROCCE
- Corso
- Scienze della terra per la gestione dei rischi e dell'ambiente
- Codice insegnamento
- GP004870
- Sede
- PERUGIA
- Curriculum
- Geologia applicata alla salvaguardia e alla pianificazione del territorio
- Docente
- Costanza Cambi
- Docenti
-
- Costanza Cambi
- Ore
- 52 ore - Costanza Cambi
- CFU
- 6
- Regolamento
- Coorte 2022
- Erogato
- 2022/23
- Attività
- Caratterizzante
- Ambito
- Discipline geomorfologiche e geologiche applicative
- Settore
- GEO/05
- Tipo insegnamento
- Obbligatorio (Required)
- Tipo attività
- Attività formativa monodisciplinare
- Lingua insegnamento
- Italiano
- Contenuti
- Il corso analizza approfonditamente i principi fondamentali e i principali processi della meccanica delle terre e fornisce le conoscenze di base della meccanica delle rocce.
Sintesi del Programma:
Definizione di terra e roccia.
Meccanica delle terre
Richiami, consolidazione dei terreni argillosi, resistenza al taglio, spinta delle terre, stabilità dei versanti.
Meccanica delle rocce
Definizioni, caratteristiche della matrice lapidea; caratteristiche geometriche e meccaniche e rilievo delle discontinuità; caratteristiche meccaniche dell’ammasso roccioso, principali classificazioni geomeccaniche, stabilità dei versanti , gallerie - Testi di riferimento
- - Hudson J.A. and Harrison J.P. “Engineering rock mechanics. An introduction to the principles”.Pergamon.
- Craig R.F. (1987) – Soil Mechanics. Van Nostran Reinhold (UK) Co. Ltd. - Obiettivi formativi
- Il corso si porpone di fornire conoscenze approfondite dei principi fondamentali e dei principali processi della meccanica delle terre e di fornire le conoscenze di base della meccanica delle rocce.
Al termine del corso lo studente conoscerà adeguatamente i principi fisici che regolano il comportamento meccanico delle terre, sarà in grado di impostare/risolvere problemi di meccanica delle terre e potrà interfacciarsi efficacemente con altre figure professionali (in particolare gli ingegneri) che operano nei campi in cui è fondamentale la comprensione dei processi meccanici che agiscono nei terreni.
Lo studente acquisirà inoltre le conoscenze fondamentali di meccanica delle rocce, che gli consentiranno di eseguire rilievi geomeccanici e di classificare gli ammassi rocciosi dal punto di vista ingegneristico. Tali conoscenze costituiranno la base concettuale necessaria per affrontare e risolvere problemi inerenti il comportamento meccanico degli ammassi rocciosi.
Le conoscenze acquisite permetteranno l'efficace inserimento del Geologo negli ambiti professionali riguardanti le costruzioni edili, incluse le grandi opere (strade, gallerie, dighe ecc.)
Lo studente possiederà inoltre le conoscenze necessarie e le basi concettuali per l'esecuzione e l'elaborazione dell principali prove geotecniche e sarà in grado di eseguire autonomeante il rilievo geomeccanico di un fronte roccioso. - Prerequisiti
- Per la corretta comprensione dei temi trattati è necessario avere adegute conoscenze di fisica (in particolare della meccanica), di geologia applicata e di geologia strutturale/rilevamento geologico. E' inoltre necessario conoscere le derivate e saper risolvere semplici integrali. Le conoscenze richieste sono fornite dagli insegnamenti di Matematica, Fisica, Geologia e Rilevamento geologico previsti dall'ordinamento triennale della laurea in Geologia di questo e di altri Atenei. Gli studenti provenienti da altri corsi di Laurea dovrebbero accertarsi di possedere le conoscenze necessarie per seguire il corso in maniera proficua e provvedere autonomamente, anche seguendo le indicazioni del docente, a colmare eventuali lacune.
- Metodi didattici
- Il corso prevede:
- Lezioni frontali su tutti gli argomenti trattati. Nel corso delle lezioni frontali verranno illustrati tutti gli argomenti e verranno proposti esercizi numerici inerenti gli argomenti trattati, volti a mettere in evidenza le finalità pratiche delle conoscenze acquisite. La soluzione dei problemi proposti si svolgerà sotto la guida del docente. Le lezioni frontali potranno essere classificate come ore teoriche o pratiche a seconda che prevalga l'aspetto teorico o quello pratico/numerico.
- Compiti di verifica delle competenze raggiunte proposti durante lo svolgimento delle lezioni e riguardanti gli argomenti trattati. I compiti consisteranno nella soluzione di problemi numerici proposti in funzione dell'evoluzione del programma svolto.
- Esercitazioni presso il laboratorio dei Geologia Applicata del Dipartimento di Fisica e Geologia, riguardanti le principali prove di meccanica delle terre (prova edometrica, prova di taglio diretto, prova triassiale...). Con il supporto del personale tecnico, nel corso delle esercitazioni verranno illutrate le tecniche di preparazione dei provini, i principi di funzionamento delle macchine, gli accorgimenti necessari per la corretta esecuzione delle prove, le madalità di acquisizione dati e la loro interpretazione.
- Escursioni sul campo. Le escursioni hanno durata massima di un giorno e vengono organizzate in collaborazione con professionisti geologi che operano sul territorio. Possono riguardare diversi aspetti, anche in funzione delle opportunità fornite dalla situazione logistica dei cantieri di possibile interesse visitabili dagli studenti. Le principali finalità delle escursioni sono l'acqusizione delle tecniche del rilevo geomeccanico sui fronti rocciosi e la conoscenza diretta delle problematiche geologico-tecniche e degli interventi volti alla loro soluzione. - Modalità di verifica dell'apprendimento
- Gli studenti vengono valutati mediante una prova orale della durata di circa 40 minuti. L'obiettivo della prova è quello di analizzare le conoscenze, sia teoriche che pratiche, acquisite dagli studenti, anche in termini di linguaggio. A tal fine, verranno posti quesiti teorici e verrà richiesto di impostare/risolvere problemi numerici inerenti i temi trattati, simili a quelli spiegati e risolti nel corso delle lezioni. La valutazione finale terrà conto di tutti gli aspetti sopra menzionati.
- Programma esteso
- Il programma è così articolato:
Definizione di terra e roccia in senso geotecnico.
Meccanica delle terre
Richiami ai principali sistemi di classificazione delle terre, alle principali proprietà indice che caratterizzano terre a grana grossa e terre a grana fine e ai principali concetti di meccanica delle terre: principio degli sforzi efficaci.
Consolidazione dei terreni argillosi: teoria della consolidazione unidimensionale di Terzaghi, prova edometrica e sua interpretazione. Coefficiente di compressibilità, indice di compressione, coefficiente di consolidazione, grado di consolidazione, determinazione del t100, equazione della consolidazione e tempi di consolidazione. Soluzioni di problemi numerici riguardanti il calcolo dei cedimenti e dei tempi di consolidazione. Conseguenze del processo di consolidazione. Esempi.
Resistenza al taglio: Richiami alla legge di Mohr-Coulomb. Parametri di taglio efficaci. Coesione non drenata. Modalità di esecuzione ed interpretazione della prova di taglio diretto.
Cerchi di Mohr, determinazione delle pressioni normali e di taglio agenti su un piano comunque orientato a partire dagli sforzi principali massimo e minimo.
Prova triassiale: principio di funzionamento della cella triassiale. Prove triassiali non consolidata non drenata (UU), consolidata non drenata (CU) e consolidata drenate (CD). Cenni ai percorsi di tensione.
Esercizi numerici per la determinazione dei parametri di taglio efficaci e della coesione non drenata.
Spinta delle terre: teoria di Rankine, concetti di pressione attiva e passiva calcolo della pressione e della forza totale spingente alle spalle di un muro. Effetti di un sovraccarico. Effetti dell’acqua.
Introduzione ai fenomeni franosi per pendii in terra: Richiami al concetto di fattore di sicurezza. Teoria del pendio indefinito in condizioni sature e parzialmente sature. Analisi di stabilità per superfici di scivolamento circolare. Fattore di sicurezza come rapporto tra momenti di forze. Introduzione al metodo dei conci.
Meccanica delle rocce
Matrice lapidea, discontinuità ed ammassi rocciosi.
Principali proprietà indice della matrice lapidea.
Caratteristiche meccaniche della matrice lapidea e loro determinazione: resistenza a compressione monoassiale, resistenza a trazione, resistenza al taglio (criteri di Mohr Coulomb e criterio Hoek e Brown), velocità delle onde soniche, deformabilità e moduli elastici. Descrizione delle prove di laboratorio.
Discontinuità in un ammasso roccioso: caratteristiche geometriche e meccaniche. Orientazione, spaziatura, continuità, scabrezza, resistenza di parete, apertura e riempimento. Rilievo geomeccanico delle discontinuità. Resistenza al taglio lungo le discontinuità. Resistenza di picco e resistenza residua. Criterio di rottura bi-lineare di Patton e criterio di Barton. Resistenza al taglio delle discontinuità
Caratteristiche dell’ammasso roccioso. Resistenza dell’ammasso roccioso in relazione al numero di famiglie di discontinuità presenti; ammassi anisotropi ed isotropi. Descrizione delle prove di deformabilità su roccia: prova dilatometrica, prova di carico su piastra, prova con martinetto piatto.
Classificazioni geomeccaniche: classificazione di Beniawski e classificazione Q.
Stabilità dei versanti in roccia: analisi cinematica e determinazione del fattore di sicurezza per fenomeni di scivolamento planare, e per scivolamento di un cuneo roccioso. Cenni all’analisi cinematica e di stabilità dei fenomeni di ribaltamento.
Gallerie: criteri di escavazione e di indagine per lo scavo di gallerie.