Modellazione numerica dell’interazione tra una galleria autostradale e una grande frana = Numerical modelling of the interaction between a motorway tunnel and a large landslide

L’interazione terreno-struttura riveste un ruolo importante nella progettazione e nel monitoraggio di opere geotecniche come le gallerie, il cui comportamento dovrà adattarsi a quello del terreno che le ospita. L’elaborato ha come obiettivo principale la modellazione, tramite codice di calcolo numerico, dell'interazione tra una galleria autostradale a doppia canna e un versante instabile da essa attraversato. Il movimento del versante, con spostamenti fino a 5 mm l’anno, è causato dalla presenza in profondità di una fascia di debolezza con caratteristiche di deformabilità e resistenza tali da indurre e assistere al continuo sviluppo di deformazioni viscoplastiche. Tale comportamento è riconducibile al fenomeno del creep. Nell’elaborato verrà introdotto il comportamento dipendente dal tempo dei geomateriali, analizzando in modo approfondito il fenomeno del creep. A tal proposito si farà riferimento agli studi reperibili in letteratura atti a identificare tale fenomeno. Verranno illustrati i risultati sperimentali ottenuti da molti autori, basati principalmente su prove di laboratorio, che hanno portato a comprendere il fenomeno e a descriverne le varie fasi, nonché all’analisi dei fattori che influenzano la dipendenza dal tempo dei geomateriali. Saranno approfonditi alcuni dei modelli costitutivi più diffusi per la descrizione del comportamento dipendente dal tempo. Tra questi, verranno illustrati il modello CVISC (ITASCA, 2006), il modello di Cividini & Gioda (1996), il modello di Cristescu (1998) e il modello SHELVIP (Debernardi & Barla, 2009). Si passerà poi alla trattazione del sopracitato caso studio della galleria autostradale a doppia canna, fin da subito soggetta a svariati problemi dovuti all’interazione con il versante, scoperto essere la sede di una Deformazione Gravitativa Profonda di Versante (DGPV), che ha portato alla necessità di rinforzare il rivestimento in alcune tratte. Verranno descritti la galleria e il successivo intervento di rinforzo, nonché il sito di scavo e le varie indagini in situ che hanno permesso l’identificazione spaziale e la caratterizzazione geotecnica delle formazioni geologiche presenti. Si passerà poi all’identificazione della fascia di scorrimento e alla definizione dei suoi parametri di deformabilità e di resistenza, elastoplastici e viscoplastici, ottenibili attraverso i risultati di opportune prove di laboratorio di creep su campioni prelevati. Data la complessità del problema, dovuta all’estensione spaziale della fascia di debolezza, l’interazione tra versante e galleria sarà analizzata attraverso un modello 3D, sviluppato tramite il software di calcolo numerico FLAC3D (ITASCA), in cui sarà selezionato il modello costitutivo di creep più adeguato da assegnare alla fascia di scorrimento. Attraverso il modello verrà simulata la fase di scavo delle due canne, l’installazione del rinforzo e l’effetto del rilascio tensionale dello scavo sul versante. Verrà successivamente simulato il fenomeno di creep, per osservare gli effetti dell’interazione tra versante e galleria dopo il rinforzo e l’efficacia di quest’ultimo. I risultati ottenuti saranno infine confrontati con i dati di monitoraggio disponibili del versante e della galleria, in modo da stabilire l’affidabilità del modello che potrà poi essere utilizzato come strumento di predizione del comportamento tenso-deformativo della galleria e del versante a medio-lungo termine.