Corsi di studi in Scienze Geologiche (L-34 e LM-74)

Conoscenze di base di geologia applicata, geotecnica e classificazione geomeccanica degli ammassi rocciosi. Nozioni di base dei metodi geofisici applicati e delle proprietà fisiche delle formazioni geologiche. Nozioni di base sui caratteri petrografici e petrochimici delle rocce magmatiche, sedimentarie e metamorfiche e di analisi microstrutturali e analitiche. Nozioni di base dei meccanismi deformativi, della reologia dei geomateriali e di analisi strutturale. Nozioni di base di sismologia, vulcanologia e geotermia.

L'insegnamento si propone di fornire gli strumenti per la caratterizzazione meccanica delle rocce ai fini dell'interpretazione quantitativa delle misure effettuate a scala di terreno con metodi geologico/geofisici e della definizione dello stile deformativo che interessa i geomateriali alla scala crostale. In particolare verranno illustrate tecniche di laboratorio finalizzate alla misura di parametri meccanici e alla descrizione del comportamento reologico finalizzati alla mitigazione sia dei rischi naturali che indotti.

I contenuti proposti all'interno dell'insegnamento concorrono al raggiungimento degli obiettivi formativi della laurea magistrale per quanto attiene gli aspetti applicativi di caratterizzazione meccanica delle rocce. In particolare le tecniche apprese durante le lezioni forniscono uno strumento quantitativo per la mitigazione dei rischi naturali, quali terremoti ed eruzioni vulcaniche che per lo studio di problematiche legate ad applicazioni industriali quali la geotermia, lo stoccaggio di CO2 e l'estrazione di idrocarburi.   

Conoscenza e capacità di comprensione.

Alla fine di questo insegnamento lo studente dovrà:

- conoscere i principali metodi per la caratterizzazione geomeccanica delle rocce e degli ammassi rocciosi;
- conoscere le principali tecniche sperimentali e analitiche utilizzate in esperimenti di deformazione delle rocce e simultaneo monitoraggio dei diversi parametri fisici;
- organizzare indagini geologico/geofisiche multiscala finalizzate alla definizione del comportamento meccanico delle rocce e degli ammassi rocciosi a diverse condizioni di stress crostali;  
- associare le metodologie e le condizioni sperimentali più idonee a diversi contesti geologici oggetto di rischi naturali (es. terremoti, frane, eruzioni vulcaniche) ed indotti (es. geotermia, stoccaggio di CO2, estrazione di idrocarburi). 

 Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:

- interpretare in termini litologici i risultati di indagini geologico/geofisiche in differenti contesti litologici;
- determinare il legame tra l'evoluzione dei parametri meccanici e quelli fisici durante prove di deformazione e fratturazione delle rocce;   
- proporre tecniche di indagine multiscala finalizzate alla definizione del comportamento meccanico delle rocce e degli ammassi rocciosi; 
- associare le metodologie e le condizioni sperimentali più idonee a diversi contesti geologici;
- utilizzare la geomeccanica come strumento quantitativo per il supporto applicativo di indagini geofisiche e geologiche in situ e per il monitoraggio geologico/geofisico finalizzato alla riduzione dei rischi naturali ed indotti.

Autonomia di giudizio

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà formulare un giudizio:

- sulle metodologie di indagine geomeccaniche multiscala più adatte a diverse litologie e contesti geologici;
- sulla qualità dei dati acquisiti e la correttezza delle elaborazioni su di essi condotte.

 Abilità comunicative

Alla fine dell'insegnamento lo studente dovrà sapere:

- utilizzare il linguaggio tecnico della geomeccanica e delle metodologie sperimentali e analitiche coinvolte nelle indagini;
- coordinarsi con diverse figure professionali che lavorano nel campo della geomeccanica sia al livello di ricerca di base che nell'industria e negli ordini professionali.   

Capacità di apprendimento

Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà le capacità di studio autonomo e di valutazione critica delle tecniche geomeccaniche e petrofisiche utilizzate in varie applicazioni geologiche.

 

La metodologia didattica impiegata consiste in:

• Lezioni frontali (N. ore): 36

• Esercitazioni di laboratorio (N. ore): 24

L'esame si svolge mediante una prova scritta della durata di 2,5 ore. La prova scritta consiste nel rispondere in modo discorsivo ed esauriente a 3 domande di carattere generale relativamente al programma svolto e 2 esercizi di interpretazione dati meccanici relativi alle esercitazioni svolte durante il corso a risposta aperta.  Un massimo di 20 punti verrà assegnato alle 3 domande di carattere generale, mentre un totale di 10 punti verrà assegnato ai 2 esercizi. Per essere ammessi a sostenere la prova orale è necessario ottenere nella prova scritta un punteggio minimo di 18 punti. Dopo la correzione degli scritti lo studente viene convocato per una prova orale volta a discutere la prova scritta e permettere allo studente la possibilità di esporre eventuali precisazioni ed accertare le conoscenze acquisite. Alla fine del colloquio la Commissione si riserva di modificare il giudizio ottenuto allo scritto sulla base del colloquio.

Introduzione all'insegmamento ed elementi di geomeccanica.
Stato di stress e metodi per la determinazione dello sforzo nella crosta terrestre.
Deformazione e fratturazione, analisi dello stress e dello strain. Meccanica delle fratture e moduli elastici.
Influenza chimico-meccanica della pressione dei fluidi.
Determinazione sperimentale di parametri meccanici in prove mono, triassiali, resistenza a trazione e al taglio.
Deformazione elastica, fragile e duttile. Anisotropia meccanica e modelli micromeccanici. 
Determinazione sperimentale di parametri meccanici in campioni di rocce.
Meccanismi di deformazione e proprietà fisiche. Esperimenti di laboratorio ad alta pressione e temperatura.
Determinazione sperimentale di parametri fisici (densità, porosità, velocità onde elastiche).
Meccanica dei terremoti, attrito ed esperimenti di laboratorio.
Deformazione e reazioni termo-chimiche in aree vulcaniche.
Comportamento meccanico di ammassi rocciosi e monitoraggio dei precursori della rottura.
Geomeccanica e applicazioni industriali (geotermia, idrocarburi e stoccaggio di CO2).
Leggi di scala e modellizzazione dalla micro alla macroscala.