Caratterizzazione meccanica di una formazione complessa con struttura a blocco in matrice = Mechanical characterisation of a complex formation with a block-in-matrix fabric

Lo scopo del presente elaborato consiste nella definizione delle proprietà meccaniche di una formazione complessa a blocco in matrice, con particolare attenzione all’influenza della percentuale volumetrica dei blocchi sul suo comportamento. Il termine “formazioni complesse a blocco in matrice” fa riferimento a formazioni geologiche eterogenee costituite da blocchi lapidei inglobati all’interno di una matrice meno resistente, la cui struttura rende particolarmente problematica l’esecuzione di prove di laboratorio e in sito. Inoltre, la complessità del comportamento meccanico di questi materiali determina notevoli difficoltà nella progettazione ed esecuzione di opere al loro interno, quali scavi e interventi di stabilizzazione. Nel caso in esame sono stati analizzati alcuni campioni provenienti dall’area dell’Oltrepò Pavese. A causa dei problemi sopra citati, i progettisti coinvolti in progettazioni geotecniche che interessino tali materiali non dispongono dei metodi necessari a tenere conto del loro reale comportamento meccanico. La prassi progettuale presenta, infatti, importanti criticità legate alla definizione dei parametri di progetto di resistenza, deformabilità e percentuale volumetrica dei blocchi (VBP). Lo studio condotto si è dunque sviluppato su due filoni inerenti tali criticità, con l’intento di porre le basi per la loro risoluzione. In primo luogo, è stata condotta una campagna di sperimentazione di laboratorio, attraverso metodi convenzionali e non, per analizzare il comportamento meccanico della matrice e del materiale eterogeneo. Il comportamento in compressione è stato studiato mediante prove di compressione monoassiale e point load, che hanno consentito la determinazione della resistenza media del materiale e della sua variazione con VBP e contenuto d’acqua. Tramite l’esecuzione di analisi DIC (Digital Image Correlation) abbinate a tali prove è stata invece valutata la deformabilità media. Per quanto riguarda il comportamento a taglio, sono state eseguite prove di taglio diretto su campioni di matrice, che hanno richiesto l’adozione di un approccio non convenzionale e hanno comportato numerose problematiche. I risultati ottenuti hanno evidenziato i limiti della prova in relazione al materiale analizzato e hanno consentito la definizione di un approccio per la valutazione dei parametri di resistenza, descritto nel quarto capitolo. Sono state poi eseguite prove triassiali per la valutazione dell’influenza di VBP sul comportamento meccanico di un materiale eterogeneo realizzato in laboratorio a partire dalla matrice del materiale in esame, a causa dell’impossibilità di eseguire un suo campionamento. I risultati hanno mostrato una significativa influenza di VBP su resistenza, rigidezza, e comportamento post-rottura dei provini. Successivamente, sono state eseguite analisi probabilistiche volte a studiare l'incertezza della definizione di VBP in sito. Questo parametro, infatti, viene solitamente determinato interpretando fori di sondaggio, ma questa pratica determina spesso errori rilevanti. Tali analisi hanno confermato l’inadeguatezza dell’impiego di sondaggi lineari e hanno indotto alla definizione di un approccio probabilistico per la valutazione dell’efficacia di sondaggi bidimensionali, che viene presentato nell’ultimo capitolo. I risultati ottenuti sono infine discussi nelle conclusioni, insieme alle mie considerazioni circa l’importanza della prosecuzione della ricerca scientifica sulle formazioni complesse.