Influence of Mixing Methods in Soil Conditioning for Laboratory Tests

Negli ultimi decenni, a causa della necessità di effettuare scavi in terreni più difficili ed ambienti complicati, come può essere in un’area urbana, ha portato allo sviluppo di specifici macchinari come le “Shielded TBMs (Tunnel Boring Machines)”, che garantissero una maggior sicurezza per i lavoratori e la minor interferenza possibile con strutture e le attività soprastanti. Queste macchine garantiscono un effettivo supporto del tunnel applicando una contropressione sul fronte evitando problemi di subsidenza, creazioni di vuoti e venute d’acqua all’interno dello scavo. Grazie a ciò i cedimenti sono ridotti al minimo ed è dovuto anche al fatto che contemporaneamente allo scavo la macchina è in grado di installare i segmenti del rivestimento e di applicare una pressione al fronte. In questa tesi verranno mostrate più in dettaglio le caratteristiche di una EPB (Earth Pressure Balance) TBM, i suoi principi operativi e campi di applicazione. In questo caso la pressione per stabilizzare il fronte di scavo è garantita dallo stesso materiale estratto, opportunamente trattato con degli agenti condizionanti come acqua, schiume o polimeri. Ciò è necessario nel caso si voglia operare in condizioni non favorevoli allo scavo in cui il corretto condizionamento del terreno assume un ruolo spesso decisivo garantendo buone e costanti le performance di scavo, una corretta applicazione della pressione al fronte necessaria a contenere i cedimenti in superficie, una riduzione della usura degli utensili e una riduzione dei problemi di adesione (Clogging) in certe tipologie di terreni. Verranno poi illustrati i principi alla base del condizionamento, ed in seguito verranno applicati ad uno studio per ricavare i parametri ottimali per lo scavo con tecnologia EPB dei terreni che saranno attraversati da delle gallerie per una linea ferroviaria nel sud Italia. Le prove di laboratorio eseguite fanno riferimento ad una procedura ampiamente consolidata e già verificata per lo studio del condizionamento di numerose gallerie scavate o in fase di scavo con la tecnologia EPBS. Data la complessità dei terreni studiati, in quanto presentano un elevato contenuto argilloso, e il gran numero di sperimentazioni, poiché per ognuna delle tre diverse litologie di terreno sono stati utilizzati cinque diversi tensioattivi, e per ognuno di essi sono state eseguite cinque prove per differenti dosaggi di agenti condizionanti, è stato necessario adottare le metodologie usualmente utilizzate, introducendo delle varianti in grado di ottimizzare la sperimentazione e di acquisire il maggior numero di informazioni. In seguito, partendo dai risultati ottenuti dal precedente studio, è stata valutata l’influenza che diverse tipologie di miscelazione hanno sulle performance del terreno condizionato; più in particolare verranno analizzate le differenze che si riscontrano utilizzano due diversi strumenti e tempi di miscelazione. È necessario sottolineare che le prove eseguite sono a scala ridotta rispetto alla situazione di scavo reale e che quindi risentono di fattori di scala ed operativi. Questo studio risulta comunque necessario per indicare i parametri di condizionamento di base, che dovranno comunque essere confermati durante le fasi operative della macchina mediante i sistemi di controllo di cui essa dispone.