Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere:
Il corso si propone, nella prima parte, di riprendere le nozioni di base relative agli aspetti geologici del nostro pianeta, con una preliminare introduzione dei concetti della moderna geologia e della tettonica delle placche. A seguire tali concetti saranno utilizzati per descrivere i minerali, le rocce e tutti i fenomeni che ne determinano la formazione e la trasformazione. Nella seconda parte, il corso si propone di presentare le tecniche di indagine e prove in sito normalmente impiegate per impostare le relazioni geologiche e geotecniche, elementi che costituiscono la base indispensabile alla definizione di qualsiasi progetto di ingegneria civile ed ambientale. A seguire verranno introdotti i concetti del monitoraggio di carattere geologico e geotecnico, esaminando i moderni strumenti disponibili, le loro tecniche di impiego e le analisi necessarie per la validazione dei dati. Infine si presenteranno le tecniche di impiego di tali dati nell’approccio alla progettazione con metodo osservazionale ed in quello legato allo sviluppo di sistemi di allarme.
Competenze ed autonomia di giudizio:
Saranno tenute lezioni teoriche sugli argomenti del corso, arricchite con esempi applicativi. Non sono previste esercitazioni specifiche, ma gli studenti saranno coinvolti attivamente nella presentazione degli esempi applicativi, in modo da stimolare il loro interesse e la loro capacità di iniziativa.
Capacità comunicative:
Lo studente dovrà dimostrare la padronanza di quanto appreso durante l’esame orale (od eventualmente scritto ma di tipo discorsivo), nel quale saranno trattati alcuni argomenti relativi alla prima ed alla seconda parte del corso. In riferimento a scenari progettuali proposti dal docente in fase di esame lo studente dovrà essere in grado di illustrare le proprie scelte relativamente alle tipologie di indagini più consone o ai sistemi di monitoraggio maggiormente adeguati alle singole situazioni.
Prerequisiti
Nessuno
Contenuti dell'insegnamento
PRIMA PARTE
Formazione di un pianeta
Tettonica delle placche: la teoria unificatrice
I minerali: i “mattoni da costruzione delle rocce”
Le rocce: testimonianze dei processi geologici
Rocce ignee
Fenomeni endogeni: Vulcanismo
Fenomeni esogeni: Degradazione meteorica ed erosione
Sedimenti e rocce sedimentarie
Rocce metamorfiche
Pieghe, faglie e altre tracce di deformazioni delle rocce
I terremoti
SECONDA PARTE
Indagini in sito – Tipologia, strumenti e macchinari
Prove in sito – Esecuzione ed interpretazione
Monitoraggio Remoto: tecniche e strumenti
Monitoraggio in Remoto: Analisi dei dati e validazione
Monitoraggio a contatto: Strumenti e caratteristiche
Monitoraggio: Progettazione, memorizzazione e trattamento dei dati
Sistemi di Early Warning
Programma esteso
Prima Parte
Formazione di un pianeta
Aspetti della Geologia, Origine del Sistema planetario, La Terra come pianeta in evoluzione, Tettonica delle placche: un paradigma moderno per la scienza geologica, Il tempo geologico, Il metodo scientifico.
Tettonica delle placche: la teoria unificatrice
Una panoramica; Il mosaico delle placche; Velocità di movimento delle placche; Geometria del movimento delle placche; Associazioni litologiche e tettonica delle placche; Terreni a microplacche e tettonica delle placche; La grande ricostruzione; Il motore della tettonica.
I minerali: i “mattoni da costruzione delle rocce”
Che cosa sono i minerali?; Struttura atomica della materia; Reazioni chimiche; Acquisto e cessione di elettroni; Elettroni in comune; La tavola periodica degli elementi; Legami chimici; Struttura atomica dei minerali; I minerali che costituiscono le rocce; Proprietà fisiche dei minerali; Proprietà chimica dei minerali.
Le rocce: testimonianze dei processi geologici
Rocce ignee; Rocce sedimentarie; Rocce metamorfiche; Composizione chimica delle rocce; Dove si osservano le rocce; Il ciclo delle rocce.
Rocce ignee
Principali tipi di rocce ignee; Origine dei magmi; La differenziazione magmatica; La serie di reazioni di Bowen; Forme di intrusione magmatica.
Fenomeni endogeni: Vulcanismo
Depositi Vulcanici; Tipi di eruzioni; La distribuzione globale del vulcanismo; I vulcani e l'uomo
Fenomeni esogeni: Degradazione meteorica ed erosione
Fattori geologici e geografici della degradazione meteorica; Alterazione chimica; Disgregazione fisica; Il suolo: residuo della degradazione meteorica; La degradazione meteorica come fonte di sedimenti.
Sedimenti e rocce sedimentarie
Le materie prime dei sedimenti: particelle e sostanze disciolte; Trasporto dei sedimenti; Sedimentazione: la fine del viaggio; Diagenesi e litificazione; Classificazione dei sedimenti e delle rocce sedimentarie; Stratificazione e strutture sedimentarie; Sedimenti clastici e rocce sedimentarie clastiche; Sedimenti chimici e biochimici e rocce sedimentarie chimiche e biochimiche.
Rocce metamorfiche
Fattori fisici e chimici che regolano il metamorfismo; Tipi di metamorfismo; Strutture metamorfiche; Metamorfismo regionale e grado di metamorfismo; Aureole metamorfiche di contatto; Tettonica delle placche e metamorfismo.
Pieghe, faglie e altre tracce di deformazioni delle rocce
Interpretazione dei dati ottenuti sul terreno; Come si deformano le rocce; Pieghe; Come si frattura una roccia: diaclasi e faglie; Ricostruzione della storia geologica; Influenza delle deformazioni sulle forme della superficie terrestre
I terremoti
Che cos'è un terremoto?; Lo studio dei terremoti; Un grande quadro: terremoti e tettonica delle placche; Potere distruttivo dei terremoti.
Seconda Parte
Indagini in sito – Tipologia, strumenti e macchinari
Programmazione delle indagini; Cenni sul metodo osservazionale; Trincee esplorative; Sondaggi eseguiti con elica; Sondaggi a percussione; Sondaggi a rotazione; Stabilizzazione del foro; Rappresentazione dei risultati.
Prove in sito – Esecuzione ed interpretazione
Prove penetrometriche dinamiche SPT; Prove penetrometriche statiche CPT; Prove Dilatometriche; Prove Scissometriche; Prove Pressiometriche; Prove di carico su piastra; Prospezioni sismiche; Prospezioni elettriche; Prove di permeabilità, Interpretazione dei dati.
Monitoraggio Remoto: tecniche e strumenti
Introduzione al concetto di monitoraggio dei versanti, ruolo ed obiettivi; Principali tecnologie e strumenti impiegati nel remote sensing: Fotogrammetria, topografia, GPS, Laser Scanner, Interferometria SAR satellitare e terrestre; Principi di funzionamento ed esempi applicativi.
Monitoraggio in Remoto: Analisi dei dati e validazione
Trattamento e analisi delle immagini digitali, verifiche in sito e utilizzo delle immagini per la realizzazione di mappe; Integrazione con sistemi informativi territoriali GIS: introduzione ai software GIS, principali utilizzi e applicazioni.
Monitoraggio a contatto: Strumenti e caratteristiche
Definizione e obbiettivi del monitoraggio; Parametri di scelta degli strumenti; Tipologie di sensori; Inclinometri; Clinometri; Celle di carico; Celle di pressione; Barrette estensimetriche; Fessurimetri; Estensimetri multibase; Estensimetri incrementali; Assestimetri; Piezometri; Pendoli; Strumenti innovativi per il monitoraggio (Mums, Dms, Saa, Ais, LLS).
Monitoraggio: Progettazione, memorizzazione e trattamento dei dati
Piano di monitoraggio nelle strutture, nei pendii e nelle opere in sotterraneo, Automatismo del dato, Sistemi cloud e sistemi locali di memorizzazione, Piattaforme di rappresentazione, Analisi statistica del dato.
Sistemi di Early Warning
Struttura e componenti principali dei sistemi di allertamento: progettazione, monitoraggio, forecasting, risposta; approfondimento sui principali metodi di previsione del collasso di una frana e definizione delle soglie di allerta; il sistema di Early Warning nazionale, tempo reale e tempo differito.
Bibliografia
Press F., Siever R. – Capire la terra – Ed. Italiana a cura di Lupia Palmieri E., Parlotto M. – Zanichelli Edizioni
Ippolito F., Nocotera P., Lucini P., Civita M., De Riso R. (1975) – “Geologia tecnica per ingegneri e geologi” , ISEDI, Milano.
Dunnicliff J. – “Geotechnical instrumentation for monitoring field performance” (1993) – John Wiley & Sons
Metodi didattici
Lezioni Frontali
Modalità verifica apprendimento
Verifica scritta e/o orale comprendente:
-Domande teoriche relative alla prima parte (conoscenza) 40%
-Domande teoriche relative alla seconda parte (conoscenza) 40%
-Applicazioni delle metodologie della seconda parte (competenza ) 20%
Altre informazioni
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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