Caratterizzazione di materiali rocciosi finalizzata allo scavo meccanico mediante utensili a disco = Characterization of rock materials for mechanical excavation using disc tools

Lo sviluppo di metodi e tecnologie in grado di realizzare gallerie in modo efficiente e sicuro ha assunto negli ultimi anni sempre maggiore importanza. Presso il Politecnico di Torino, dal 2010 è attiva una indagine di laboratorio in grado di valutare i principali parametri necessari allo scavo in sotterraneo in roccia mediante TBM: sulla base del modello elaborato dalla Colorado School of Mine (CSM), è stata infatti messa a punto una macchina, denominata Intermediate Linear Cutting Machine (ILCM), in grado di realizzare Linear Cutting Test a scala quasi reale. Tale macchina permette di simulare in laboratorio i solchi realizzati dagli utensili montati sulla testa fresante di una TBM sul fronte di scavo. Sulla base dei risultati ottenuti nel corso delle ricerche svolte negli ultimi 9 anni, si può affermare che i parametri valutati in laboratorio sono confrontabili con quelli misurati in sito. Questi dati hanno quindi permesso di considerare le suddette prove come strumento importante sia nella valutazione dell’efficienza del processo di scavo mediante TBM sia nella scelta progettuale della testa fresante, in termini di tipologia di utensili, spaziatura fra essi e profondità di passata. Al fine di effettuare una caratterizzazione della roccia sottoposta ad indagine mediante ILCM, oltre agli obiettivi raggiunti nel corso delle precedenti indagini effettuare presso il Politecnico di Torino, con il presente elaborato si è realizzata una ulteriore valutazione. In particolare, lo studio ha avuto l’obiettivo di caratterizzare in termini geomeccanici il marmo e la pietra di Luserna al fine dello scavo meccanico mediante utensili a disco. Secondo quanto riportato in letteratura, per una corretta valutazione dell’interazione roccia-utensile non è sufficiente conoscere solamente la corretta disposizione degli utensili sulla testa fresante, ma è anche necessario definire le proprietà geomeccaniche della roccia oggetto di scavo.. Il lavoro sperimentale svolto in laboratorio ha quindi previsto l’esecuzione di tre diverse tipologie di prova: una conservativa e due a distruzione. Tali prove sono state svolte su provini ricavati dagli stessi blocchi di materiale (Marmo e Pietra di Luserna) in precedenza utilizzati durante le ricerche eseguite presso il Politecnico di Torino mediante ILCM. Le prove eseguite sui campioni sono le seguenti: •??Indagine geofisica conservativa per la valutazione dei moduli elastici (Modulo di Young e di taglio) e del coefficiente di Poisson; •??Prova di compressione monoassiale (UCS), per la valutazione della resistenza a compressione (C0) e dei moduli di Young tangente e secante; •??Prova di trazione indiretta Brasiliana (BTS) per la valutazione della resistenza a trazione. Infine, oltre alle precedenti 3 tipologie di prova, è stata eseguita l’analisi granulometrica del detrito prodotto durante l’esecuzione dei solchi mediante ILCM, negli studi passati. I risultati hanno permesso di valutare sia la distribuzione media della pezzatura del detrito prodotto durante le prove precedentemente effettuate, sia il Coarseness Index (CI) e l’energia specifica di scavo. L’insieme delle indagini ha permesso di ricavare i principali parametri geomeccanici della roccia e di realizzare confronti con valori di letteratura e correlazioni tra i parametri ottenuti. Quest’ultimo aspetto ha fornito la possibilità di valutare l’efficienza in laboratorio della disgregazione della roccia mediante utensili a disco.