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Oggetto:
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LABORATORIO DI MECCANICA DELLE ROCCE

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Laboratory of Rock Mechanics

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Anno accademico 2019/2020

Codice dell'attività didattica
STE0073
Docente
Ing. Gessica Umili (Titolare del corso)
Corso di studi
Corso di Laurea Magistrale in Scienze Geologiche Applicate
Anno
1° anno 2° anno
Tipologia
A scelta dello studente
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
ICAR/07 - geotecnica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Consigliata
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti

Conoscenze di base di geologia applicata
Conoscenze di base di geotecnica
Conoscenze di base di Geofisica

Basic knowledge of applied geology
Basic knowledge of Geotechnics
Basic knowledge of Geophysics
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L’insegnamento si propone di fornire gli elementi base della Meccanica delle Rocce e della loro applicazione allo studio della stabilità degli scavi, in superficie, in sotterraneo e di pendii naturali fornendo gli strumenti utili al geologo ad operare nel campo dell’ingegneria delle rocce.
Vengono studiati i criteri per la determinazione delle caratteristiche meccaniche e fisiche della matrice rocciosa e delle discontinuità naturali alla scala dell’opera, utili all’analisi delle condizioni di stabilità degli ammassi rocciosi secondo le normative ISRM (International Society of Rock Mechanics).
Particolare attenzione sarà posta al ruolo della geologia nella caratterizzazione di ammassi rocciosi tramite l’analisi di dati reali di prove in laboratorio (monoassiali, triassiali e tagli su matrice e su discontinuità) e in sito in relazione allo sviluppo di una galleria. Si analizzeranno statisticamente dati relativi a di misure in sito e di laboratorio, con l’uso di software commerciali tipicamente in uso in ambito geotecnico.
Vengono descritti i metodi utilizzati per la determinazione di cinematismi in roccia quali il metodo del blocco chiave (Goodman and Shi, 1985), dell’equilibrio limite e i metodi tensionali.
Vengono descritti i metodi per analisi di stabilità di scavi in superficie e a cielo aperto.
Vengono illustrati i metodi di scavo di gallerie, fornendo una panoramica delle tipologie costruttive e di consolidamento.

Purpose of the course (learning objectives):
The course aims to provide the basic elements of Rock Mechanics and their application to the study of the stability of excavations (both  on the surface and  underground) and of natural slopes, providing the tools useful to the geologist to operate in the field of rock engineering.
Mechanical and physical behaviours of  rock matrix and of the natural discontinuities at  are studied through experimental testing and theoretical considerations. ISRM (International Society of Rock Mechanics) suggested methods for the determination of rock strength and deformability will adopted.
Particular attention will be paid to the role of geology in the characterization of rock masses through the analysis of real data obtained in laboratory (monoaxial, triaxial and matrix and discontinuity shear tests) and on site in relation to the development of a tunnel. Data relating to on-site and laboratory measurements will be analyzed statistically, with the use of commercial software typically used in the geotechnical field.
The methods used for the determination of kinematic mechanisms in rock are described, such as the key block method (Goodman and Shi, 1985), limit equilibrium and stress methods.
Methods for stability analysis of surface and open excavations are described.
The excavation methods of tunnels are illustrated, providing an overview of the types of construction and consolidation.

 

 

Oggetto:

Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione.
Alla fine di questo insegnamento lo studente dovrà:

  • conoscere il comportamento meccanico di materiali rocciosi, discontinuità e ammassi rocciosi;
  • conoscere i principali metodi sperimentali in sito ed in laboratorio per la determinazione della resistenza e deformabilità di materiali rocciosi, discontinuità e ammassi rocciosi;
  • conoscere i criteri di resistenza e i legami costitutivi di materiali rocciosi, discontinuità e ammassi rocciosi
  • Conoscere le principali problematiche legate alle opere in roccia in sotterraneo ed in superficie.

 Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:
- interpretare il risultato di una prova geotecnica in laboratorio ed in sito in termini geologico tecnici (parametri di resistenza);
- associare ai diversi contesti geologici le prove geotecniche più adatte per la determinazione dei parametri di resistenza;
-analizzare le problematiche connesse alle opere in roccia in diversi contesti geologici.

 Autonomia di giudizio
Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà formulare un giudizio:
- sulle metodologie di indagine geotecnica più adatte ai diversi contesti geologici;
- sulla stabilità ed il corretto dimensionamento delle indagini per la progettazione in roccia.

 Abilità comunicative
Alla fine dell'insegnamento lo studente dovrà sapere:
- utilizzare il linguaggio tecnico della geotecniche in merito alla caratterizzazione meccanica in roccia;
-  coordinarsi con diverse figure professionali che lavorano sul territorio in merito alla stabilità di opere in roccia.

 Capacità di apprendimento
Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà le capacità di studio autonomo e di valutazione critica sul comportamento  di materiali rocciosi in relazione alla realizzazione di opere in roccia.

Knowledge and understanding.
At the end of this teaching the student will:
-  know the mechanical behavior of rock materials, discontinuities and rock masses;
- know the main experimental methods both  on site and in the laboratory for the determination of the resistance and deformability of rock materials, discontinuities and rock masses;
- know the resistance criteria and the constitutive laws of rock materials, discontinuities and rock masses;
- Know the main problems related to underground and surface rock works.

Ability to apply knowledge and understanding
 At the end of this teaching the student will know how:
- to interpret the result of a geotechnical test in the laboratory and on site in technical geological terms;
- associate the most suitable geotechnical tests for the determination of resistance parameters in  different geological contexts;
- to analyze the problems related to rock works in different geological contexts.

Autonomy of judgment
At the end of this course the student will be able to formulate an opinion:
- on the geotechnical investigation methodologies best suited to the different geological contexts;
- on the stability and the correct dimensioning of the rock design surveys.

 Communication skills
At the end of the course the student must know:
- use the technical language of geotechnics with regard to mechanical characterization in rock;
- coordinating with various professional figures working in the area regarding the stability of rock works.

Learning ability
At the end of this course the student will have the ability to study independently and critically evaluate the behavior of rock materials in relation to the construction of rock works.

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Modalità di insegnamento

La metodologia didattica impiegata consiste in:

  • Lezioni frontali (N. ore): 24
  • Esercitazioni di laboratorio informatico (N. ore): 16
  • Rilievi e misure in cantiere (N. ore): 24

The teaching methodology used consists of:

  • Theoretical lessons (N. hours): 24
  • Computer lab exercises (N. hours): 16
  • Surveys and measurements on site (N. hours): 24
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Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame si svolge mediante lo sviluppo di un elaborato di progetto svolto sulla base dei dati acquisiti nel corso del laboratorio informatico e sul campo. Dopo la correzione degli elaborati lo studente viene convocato per una prova orale volta a discutere l’elaborato 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.

The exam takes place through the development of a project report based on the data acquired during the computer lab and in the field. After the correction of the reports, the student is examined with an oral test aimed at discussing the report and on the knowledge acquired. At the end of the interview the Commission reserves the right to change the judgment obtained on the base of the written report.

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Programma

Definizione di ammasso roccioso, di matrice rocciosa e di discontinuità

Proprietà meccaniche della roccia intatta e delle discontinuità (prove di laboratorio, indagini in sito con sondaggi e rilievi)

Proprietà meccaniche di ammassi rocciosi

Analisi cinematiche, metodo del blocco chiave

Metodi dell’equilibrio limite per la verifica di stabilità dei pendii in roccia

Metodi di scavo e di consolidamento in roccia

Metodi per l’analisi delle condizioni di stabilità di gallerie superficiali e profonde

Metodi empirici (attraverso l’impiego di classificazione di ammassi rocciosi) per la scelta del metodo di costruzione e della tipologia dei sostegni di gallerie profonde

Analisi statistica di dati di laboratorio e in sito

Definition of rock mass, rock matrix and discontinuity. Mechanical properties of intact rock and discontinuities (laboratory tests, site surveys with coring and surveys). Mechanical properties of rock massesKinematic analysis, key block methodLimit equilibrium methods for verifying stability of rock slopesRock excavation and consolidation methods. Methods for the analysis of the stability conditions of superficial and deep tunnels. Empirical methods (through the use of classification of rock masses) for the choice of the construction method and the typology of the supports of deep tunnelsStatistical analysis of laboratory and on-site data

Testi consigliati e bibliografia

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Libro di testo:

(1) J. A. Hudson and J. P. Harrison. "Engineering rock mechanics: an introduction to the principles ", Pergamon. 1997

(2) J. A. Hudson and J. P. Harrison. "Engineering rock mechanics: illustrative worked examples ", Pergamon. 1997

 (3) E. Hoek, Bray, "Rock slope stability ", IMM, London, 1981.

(4) E. Hoek, E.T. Brown. "Underground excavation in rock ", IMM, London, 1980.


Textbooks:

(1) J. A. Hudson and J. P. Harrison. "Engineering rock mechanics: an introduction to the principles ", Pergamon. 1997

(2) J. A. Hudson and J. P. Harrison. "Engineering rock mechanics: illustrative worked examples ", Pergamon. 1997

 (3) E. Hoek, Bray, "Rock slope stability ", IMM, London, 1981.

(4) E. Hoek, E.T. Brown. "Underground excavation in rock ", IMM, London, 1980.



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Ultimo aggiornamento: 03/07/2019 09:53
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