Il Laboratorio di Geomeccanica e Geotecnologie dell’IGG (Figura 1 e Figura 2), con sede presso il Politecnico di Torino, ha acquisito nel corso del tempo una notevole esperienza di ricerca in sito ed in laboratorio attinente alla caratterizzazione fisica, meccanica e tecnologica delle rocce, finalizzata alla realizzazione di opere di ingegneria, tramite un’importante dotazione di mezzi di ricerca.

STRUMENTAZIONE

Il laboratorio è dotato di:

  • macchina di carico (pressa) rigida MTS, servo-controllata (con tecnologia digitale), da 2700 kN, corredata di cella di carico, per l’esecuzione (automatica/manuale) di saggi di vario tipo, con differenti parametri di controllo (carico/deformazione) ed in condizioni di vario tipo: quasi statiche, creep “veloce”, dinamiche a bassa frequenza; corredi di trasduttori estensimetrici specifici per saggi di compressione monoassiale, di resistenza a trazione di vario tipo, di tenacità e propagazione della frattura; cella triassiale da 100 MPa di confinamento ed apparato riscaldante per prove confinate ed in temperatura sino a 150 °C, corredata di appositi estensimetri longitudinale e circonferenziale.

  • Macchine di carico convenzionali: monodirezionale da 3000 kN (a sinistra) e bidirezionale  (compressione, trazione) da 50 kN (a destra), corredate di celle di carico e di cella triassiale.

  • Macchine di taglio con attuatori (orizzontale e verticale) da 500 kN e da 50 kN.
  • Macchina di carico a pesi diretti da 500 kN per prove di creep “lento”.

     

  • Dilatometro lineare per provini NX operativo sino a 1500 °C

     

  • ILCM (Intermediate Linear Cutting Machine: struttura espressamente realizzata per effettuare una prova considerata, ad oggi, la più realistica per quanto riguarda il processo di interazione roccia-utensile. L’apparecchiatura valuta le forze scambiate in fase di scavo tra un utensile (strisciante o rotolante) e la roccia mediante una cella di carico triassiale. L’utensile impiegato nel caso in esame è un disco, con le stesse caratteristiche di quelli montati sulla testa di una TBM (Tunnel Boring Machine). Il campione utilizzato rappresenta fedelmente la roccia da testare. La possibilità di far variare alcuni parametri geometrici, quali la distanza tra i solchi e la profondità di passata, permettono di valutare il rapporto spaziatura/penetrazione che determina l’ottimizzazione dell’energia specifica di scavo.

     

     

  • Banco di prova con base ribaltabile motorizzata per prove di scivolamento lungo discontinuità per peso proprio (tilt test).

  • Profiligrafo laser motorizzato sui 2 assi per rilievo automatico asperità di superfici di discontinuità di grande area (1 m2).

  • Apparecchiature per la determinazione degli indici, quali: punzonamento (point load test), sclerometrico e di rugosità; della velocità delle onde ultrasoniche da saggio pulsato su provino (pulse bar test) e pressa di contrasto.

  • Apparecchiatura per saggi granulometrici per l’esecuzione di test di qualificazione in base agli standard più diffusi al mondo, quali forni, setacciatore elettromeccanico, stacci ecc.

  • Apparecchiature per la preparazione dei provini, quali tagliatrice a disco, carotatrice e rettificatrice.

Inoltre, particolare attenzione viene posta alla modellazione numerica e al calcolo automatico, utilizzando codici di calcolo “general purpose” quali Flac, UDEC, Map3d, per analisi relative a problemi di campo (ad es.: sforzo-deformazione in strutture continue e discrete con tecniche: FEM, FD, BEM, DEM) e di programmi di calcolo specifici messi a punto internamente all’IGG per analisi ed elaborazione dati di vario tipo (ad es.: interpretazione rilievo geologico strutturale; determinazione stato tensionale di un ammasso roccioso mediante dati derivanti da prove in sito), acquisizione dati da sensori, controllo delle macchine prova-materiali; codici di calcolo “general purpose” per analisi statistica, sviluppi matematici, grafica, data base.  

PERSONALE

Responsabile: Ing. Marilena Cardu (Prof. Associato Confermato Politecnico di Torino – Associato di ricerca CNR)

Ing. Giorgio Iabichino (Associato Senior)

Ing. Valentina Isaia (Assegnista di ricerca)

Ing. Igor Marino (Assegnista di ricerca)

Ing. Simone Saltarin (Assegnista di ricerca)

CONTATTI

Telefono:

011 0907676 (Laboratorio)

011 0907615-7655 (Ufficio)

E-mail:

marilena.cardu(at)polito(dot)it

valentina.isaia(at)igg.cnr(dot)it

igor.marino(at)igg.cnr(dot)it

simone.saltarin(at)igg.cnr(dot)it

L’attività è riconducibile ad argomenti di indagine connessi allo sviluppo di linee di ricerca sia di base sia applicata.

Nel primo ambito, gli studi hanno come obiettivo la definizione del comportamento delle rocce a differenti scale, sotto le svariate azioni cui vengono sottoposte ai fini dello scavo e della lavorazione, nonché delle metodologie necessarie a caratterizzarle in modo tecnologicamente utile. Naturalmente i temi di indagine indicati sono prevalentemente orientati sugli aspetti che hanno rilevanza applicativa, come risulta dal seguente prospetto dei programmi di ricerca in corso:

Nel secondo ambito, gli studi sviluppati riguardano essenzialmente le problematiche dello scavo, della stabilità e stabilizzazione delle rocce, dei connessi problemi di sicurezza del lavoro e protezione dell'ambiente, e della caratterizzazione tecnologica delle rocce in vista del loro impiego nelle costruzioni. Anche per questi temi di indagine, nel seguito è esposto un sintetico dettaglio in forma di tabella riassuntiva.

Oltre alle attività istituzionali di ricerca descritte, la Sede opera anche mediante contratti e convenzioni di ricerca su specifici temi proposti da committenti pubblici o privati esterni all'Ente.

In tale settore sono stati effettuati studi per la determinazione delle caratteristiche di stabilità di fronti di coltivazione a cielo aperto ed in sotterraneo, nonché studi per la valutazione delle condizioni di sicurezza degli ambienti di lavoro (cantieri ed impianti) in sotterraneo ed a giorno. Sono state condotte modellazioni numeriche di scavi di gallerie e di vuoti sotterranei di cantieri di abbattimento. Sono state sviluppate ed attuate specifiche stazioni di monitoraggio (con varie metodologie) dei principali parametri che caratterizzano lo stato di sollecitazione e deformazione di elementi strutturali in scavi sotterranei per finalità estrattiva o per uso civile. Sono stati inoltre effettuati studi per la verifica di dati di campo per la realizzazione di trincee di sotto-servizi urbani per la distribuzione del gas, con gli obiettivi di caratterizzare i materiali di rinterro utilizzati per trincee di condotte per il trasporto del gas, costruire differenti modelli numerici, simulando il meccanismo che produce i cedimenti e calcolando l’azione agente sulle condotte, ed effettuare l’analisi statica delle deformazioni delle tubazioni.

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  • Auletta, N.; Bianchini, S.; Cardu, M.; Fresia, P. (2019). Laboratory characterization aimed at analyzing the performance of diamond wires for marble cutting, DIAMANTE, G&M Associated Sas, pp. 17, Vol. 25, ISSN: 1824-5765
  • Seccatore, J.; Cardu, M. (2018). On the influence of the angles of breakage in the pull efficiency of tunneling by drill and blast, In: XIII Jornadas de Voladura, Asociación Chilena de Ingenieros Explosivistas (CILE), ASIEX 2018, pp. 5
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  • Cardu M.; Oreste P.; Cicala T. (2010). Analiza danych uzyskanych podczas monitorowania pracy maszyny TBM w trakcie budowy tuneli kolejowych, GEOINzYNIERIA, DROGI, MOSTY, TUNELE, Inzynieria Bezwykopowa, pp. 4, 2010, Vol. 5, ISSN: 1895-0426
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  • Cravero M., Iabichino G., Lollino G. & Piana F. (2010). Geomechanical study for stability and land protection evaluation at a large quarry site. Proceedings of the 44th US Rock Mechanics Symposium and 5th U.S.-Canada Rock Mechanics Symposium, Salt Lake City, UT June 27–30, 2010, Copyright 2010 ARMA, American Rock Mechanics Association, Paper n. 10 – 2016, 16pp, in CD-ROM, A2, 44th US Rock Mechanics Symposium and 5th U.S.-Canada Rock Mechanics Symposium, 27/06/10, Salt Lake City, UT
  • Iabichino G., Cravero M, (2010). Monitoraggio geomeccanico e misurazione dello stato di sollecitazione in cave di marmo a cielo aperto ed in sotterraneo. Atti dell'85° Congresso Nazionale della Società Geologica Italiana, Sessione 16, pp. 43-63, 06/09/10, Pisa.