Studio del comportamento meccanico di una formazione complessa. = Study of the mechanical behavior of a complex formation.

Le “formazioni complesse” sono quei materiali, ammassi rocciosi o terreni, che presentano proprietà meccaniche e geologiche molto variabili nello spazio e spesso sono caratterizzate da un’organizzazione caotica e disorganica. Tali formazioni comprendono le cosiddette “formazioni rocciose strutturalmente complesse”, costituite da una struttura detta a “blocco in matrice” di cui fanno parte i “bimrocks” e i “mélanges”. Con il termine bimrock (block-in-matrix rock), introdotto da Medley per indicare materiali eterogenei, sono indicati quei materiali caratterizzati da blocchi di roccia all’interno di un materiale meno resistente, più fine e cementato. Nonostante in letteratura i termini mélange e bimrock siano usati indistintamente, nella realtà è stato lo stesso Medley a suggerirne una differenziazione. In questo studio, per indicare gli ammassi eterogenei e le formazioni rocciose strutturalmente complesse si utilizzeranno senza distinzioni termini come bimrock e mélange. Essendo queste “formazioni complesse” caratterizzate da materiali aventi proprietà geomeccaniche molto differenti, l’eterogeneità costituisce la caratteristica più rilevante per la seguente trattazione. Per questi motivi è comune semplificare il problema andando ad assumere che il comportamento meccanico dei bimrocks sia completamente governato dalle proprietà della sola matrice, trascurando la presenza delle inclusioni; ma è risultato evidente nel tempo che questa scelta non appaia né la più realistica né tantomeno la più cautelativa. L’obiettivo del presente elaborato di tesi è quello di eseguire un’accurata analisi e un’adeguata caratterizzazione meccanica per poter avere una più vasta conoscenza delle proprietà di queste “formazioni strutturalmente complesse” per evitare ostacoli nella fase di progettazione ed esecuzione di opere ed interventi di natura ingegneristica. Il Capitolo 1 si propone come obiettivo quello di descrivere le caratteristiche principali delle formazioni complesse, partendo dalla loro definizione e classificazione, focalizzando l’attenzione sulle caratteristiche geologiche e meccaniche del materiale in esame “Mélange dell’Oltrepò Pavese”, fino alla trattazione delle principali problematiche legate a tali tipologie di materiale. Il Capitolo 2 si focalizza sull’esecuzione, essendoci state delle modifiche rispetto alla caratterizzazione di un terreno standard, e sui risultati ottenuti di varie prove di laboratorio per la caratterizzazione del “Mélange dell’Oltrepò Pavese”, ovvero la determinazione del contenuto d’acqua, dei limiti di Atterberg e della distribuzione granulometrica. Il Capitolo 3 ha l’obiettivo di analizzare l’influenza della percentuale volumetrica dei blocchi (VBP) sulle caratteristiche meccaniche e quindi sul comportamento di un “Mélange dell’Oltrepò Pavese”. Nel Capitolo 4 viene analizzato il modulo di deformazione attraverso una prova di compressione monoassiale e un sistema di monitoraggio DICe (Digital Image Correlation) per la determinazione delle deformazioni locali. Nel Capitolo 5 viene effettuata una modellazione numerica della prova di compressione monoassiale, attraverso un approccio agli elementi finiti FEM (RS2), utilizzando i valori delle proprietà meccaniche del ”Mélange d’Oltrepò Pavese” ottenute attraverso l’esecuzione di prove di laboratorio, quali la prove di compressione monoassiale e la prova di taglio diretto.