Effetto di scala della rugosità di discontinuità naturali misurata con tecniche di non contatto

Uno dei problemi più importanti ed irrisolti nella meccanica delle rocce è la caratterizzazione accurata della rugosità superficiale dei giunti su scala pertinente. Le proprietà idromeccaniche degli ammassi rocciosi dipendono dalle proprietà meccaniche e idrauliche della discontinuità e dalla scala. Pertanto, una descrizione accurata dei parametri morfologici di superficie alla grande scala è di fondamentale importanza per la corretta caratterizzazione dell’ammasso roccioso. Poiché la rugosità superficiale del giunto influenza sia il comportamento meccanico che idraulico dell’ammasso roccioso, un gran numero di ricercatori ha tentato di stabilire un metodo adeguato e accurato per caratterizzare la rugosità e correlare questo parametro alle proprietà idromeccaniche. Per quantificare la rugosità del giunto in roccia, sono stati proposti una serie di parametri. Il JRC – joint roughness coefficient - proposto da Barton, è ampiamente utilizzato nella pratica ingegneristica. Molti ricercatori hanno anche studiato l'applicabilità di vari parametri statistici convenzionali per il calcolo del JRC. Le indagini di laboratorio dettagliate, tuttavia, hanno indicato che il JRC varia non solo da frattura a frattura, ma anche con la scala. Pertanto, la rugosità superficiale dei giunti in roccia deve essere caratterizzata utilizzando un parametro invariante con essa. La rugosità superficiale dei giunti in roccia è comunemente caratterizzata utilizzando piccoli campioni. Tuttavia, poiché i parametri di rugosità dipendono dalla scala del problema, è stata condotta un'indagine sistematica per comprendere l'effetto scala sulla rugosità della superficie delle discontinuità in roccia. Una superficie di roccia naturale è stata digitalizzata con elevata precisione e risoluzione tramite fotogrammetria. Per valutare l’effetto scala della rugosità dei giunti in roccia, sono stati studiati: il versante nella sua interezza, tre blocchi di 1000 mm per 1000 mm, e tre campioni di laboratorio. Questa dipendenza dalla scala è limitata a una certa dimensione, definita come soglia di stazionarietà, e per finestre di campionamento più grandi della soglia di stazionarietà, i parametri stimati rimangono quasi costanti. Si è concluso che, per caratterizzare accuratamente la scabrezza di superficie su scala di laboratorio o sul campo, i campioni devono essere uguali a o superiore al limite di stazionarietà. Si è definita una metodologia per stabilire il valore per il limite di stazionarietà per i giunti di roccia. Infine è stata effettuata una valutazione del comportamento anisotropo dei campioni.