Geologia applicata e laboratorio
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
Obiettivi generali del corso - Dopo aver presentato le applicazione della geologia nei campi della geotecnica geomeccanica ed idrogeologia, il corso ha come obbiettivo quello di fornire le conoscenze di base relative al comportamento fisico meccanico dei mezzi geologici (terreni, rocce, ammassi rocciosi ed acque del sottosuolo) in relazione alle sollecitazioni ovvero modifiche, antropiche o naturali, a cui possono essere soggetti.
Conoscenza e capacità di comprensione - Lo studente è portato ad accrescere le sue conoscenze e capacità di comprensione relative ai temi della geotecnica, geomeccanica ed idrogeologia, supportato dal materiale didattico fornito dai docenti e stimolato alla lettura di testi scientifici di adeguato approfondimento. Al termine del corso lo studente dovrebbe 1) essere in grado di descrivere quantitativamente le proprietà fisico meccaniche dei principali geomateriali: terre, rocce intatte, discontinuità e ammassi rocciosi; 2) conoscere i principi fondamentali di circolazione idrica in suoli e rocce definendo le proprietà di acquiferi, acquitardi ed acquicludi.
Conoscenza e capacità di comprensione - Lo studente è portato ad accrescere le sue conoscenze e capacità di comprensione relative ai temi della geotecnica, geomeccanica ed idrogeologia, supportato dal materiale didattico fornito dai docenti e stimolato alla lettura di testi scientifici di adeguato approfondimento. Al termine del corso lo studente dovrebbe 1) essere in grado di descrivere quantitativamente le proprietà fisico meccaniche dei principali geomateriali: terre, rocce intatte, discontinuità e ammassi rocciosi; 2) conoscere i principi fondamentali di circolazione idrica in suoli e rocce definendo le proprietà di acquiferi, acquitardi ed acquicludi.
Risultati apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione applicate - Attraverso l'elaborazione guidata e personale di esercizi numerici semplici sulle tematiche trattate, lo studente dovrà collegare gli aspetti teorici alla risoluzione di problematiche semplici di geologia applicata. Al termine del corso lo studente dovrebbe 1) essere in grado di elaborare le principali prove di laboratorio per la definizione dei parametri geotecnici e di eseguire semplici elaborazioni di dati idrogeologici (sezioni idrogeologiche, carte piezometriche, etc.).
Autonomia di giudizio - Gli studenti si avviano al processo di autonomia di giudizio, acquisendo una certa capacità di raccogliere e interpretare i dati geotecnici ed idrogeologici e di valutare la ragionevolezza degli stessi.
Abilità comunicative: Al temine del corso lo studente deve aver acquisito la terminologia tecnico scientifica di base ed aver maturato una certa capacità espositiva relativamente ai temi della geotecnica e idrogeologia.
Capacità di apprendere: oltre alle competenze tematiche specifiche del corso di insegnamento, lo studente acquisisce capacità di apprendimento che sono propedeutiche e necessarie per intraprendere studi successivi con un buon grado di autonomia.
Autonomia di giudizio - Gli studenti si avviano al processo di autonomia di giudizio, acquisendo una certa capacità di raccogliere e interpretare i dati geotecnici ed idrogeologici e di valutare la ragionevolezza degli stessi.
Abilità comunicative: Al temine del corso lo studente deve aver acquisito la terminologia tecnico scientifica di base ed aver maturato una certa capacità espositiva relativamente ai temi della geotecnica e idrogeologia.
Capacità di apprendere: oltre alle competenze tematiche specifiche del corso di insegnamento, lo studente acquisisce capacità di apprendimento che sono propedeutiche e necessarie per intraprendere studi successivi con un buon grado di autonomia.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
Programma
Introduzione: Cos'è la geologia applicata? Campi di applicazione e strumenti di indagine.
Richiami di meccanica del continuo - principi di teoria: tensore degli sforzi e delle deformazioni. Modelli reologici semplici. Costanti elastiche. Rappresentazione delle tensioni mediante "circolo di Mohr" e cammino delle sollecitazioni.
Caratteristiche fisiche dei terreni: Proprietà dei singoli granuli. Analisi granulometriche. Proprietà degli aggregati. Densità relativa. Limiti di consistenza. Sistemi di classificazione geotecnica (USCS). Reologia dei terreni : Principio degli sforzi efficaci. Tensioni geostatiche, effetto della falda libera e confinata. Fenomeni di consolidazione. Prove edometriche. Criteri e parametri di resistenza al taglio (attrito e coesione). Prove di taglio diretto. Prove di compressione monoassiale e triassiale.
Ammassi rocciosi : mezzo continuo o discontinuo? Proprietà delle rocce intatte: Proprietà indice. Prove geomeccaniche di laboratorio: prova a carico puntiforme; prove di compressione monoassiale e triassiale; prova di compressione diametrale; prova di trazione diretta. Classificazione tecnica delle rocce. Proprietà dei giunti in roccia: rugosità (JRC); resistenza a compressione delle discontinuità (JCS). Parametri di resistenza al taglio lungo discontinuità: equazione empirica di Barton; Prova di taglio diretto su giunto. Ammassi rocciosi: Procedure di rilievo geomeccanico. Proiezioni stereografiche. Classificazione geomeccanica degli ammassi secondo Bieniawski (RMR).
ESEMPI di applicazioni - La stabilità dei versanti : classificazione delle frane e cause ; analisi di stabilità all'equilibrio limite (casi semplici)
Introduzione all'idrogeologia: Bilancio idrico e ciclo dell'acqua. Parametri idrogeologici: Porosità e indice dei vuoti, permeabilità e conducibilità idraulica, contenuto idrico e grado di saturazione. Eterogeneità e anisotropia nei suoli e nelle rocce. Leggi fondamentali del flusso idrico sotterraneo: Legge di Darcy.
Caratterizzazione idrogeologica del sottosuolo: Acquiferi, acquitardi, acquicludi. Strutture e limiti idrogeologici. Ricostruzione sezioni idrogeologiche. Flusso idrico sotterraneo: Carte piezometriche. Interazione acque superficiali-acque sotterranee, infiltrazione. Misura della conducibilità idraulica: Permeametri, prove in sito nei sondaggi e nei piezometri. Pozzi per acqua: perforazione e leggi di Dupuit
ESEMPI di applicazioni: sezioni idrogeologiche, carte piezometriche, valutazione infiltrazione, determinazione della conducibilità idraulica in laboratorio e in sito, abbassamento livello dell'acqua nei pozzi in pompaggio.
Richiami di meccanica del continuo - principi di teoria: tensore degli sforzi e delle deformazioni. Modelli reologici semplici. Costanti elastiche. Rappresentazione delle tensioni mediante "circolo di Mohr" e cammino delle sollecitazioni.
Caratteristiche fisiche dei terreni: Proprietà dei singoli granuli. Analisi granulometriche. Proprietà degli aggregati. Densità relativa. Limiti di consistenza. Sistemi di classificazione geotecnica (USCS). Reologia dei terreni : Principio degli sforzi efficaci. Tensioni geostatiche, effetto della falda libera e confinata. Fenomeni di consolidazione. Prove edometriche. Criteri e parametri di resistenza al taglio (attrito e coesione). Prove di taglio diretto. Prove di compressione monoassiale e triassiale.
Ammassi rocciosi : mezzo continuo o discontinuo? Proprietà delle rocce intatte: Proprietà indice. Prove geomeccaniche di laboratorio: prova a carico puntiforme; prove di compressione monoassiale e triassiale; prova di compressione diametrale; prova di trazione diretta. Classificazione tecnica delle rocce. Proprietà dei giunti in roccia: rugosità (JRC); resistenza a compressione delle discontinuità (JCS). Parametri di resistenza al taglio lungo discontinuità: equazione empirica di Barton; Prova di taglio diretto su giunto. Ammassi rocciosi: Procedure di rilievo geomeccanico. Proiezioni stereografiche. Classificazione geomeccanica degli ammassi secondo Bieniawski (RMR).
ESEMPI di applicazioni - La stabilità dei versanti : classificazione delle frane e cause ; analisi di stabilità all'equilibrio limite (casi semplici)
Introduzione all'idrogeologia: Bilancio idrico e ciclo dell'acqua. Parametri idrogeologici: Porosità e indice dei vuoti, permeabilità e conducibilità idraulica, contenuto idrico e grado di saturazione. Eterogeneità e anisotropia nei suoli e nelle rocce. Leggi fondamentali del flusso idrico sotterraneo: Legge di Darcy.
Caratterizzazione idrogeologica del sottosuolo: Acquiferi, acquitardi, acquicludi. Strutture e limiti idrogeologici. Ricostruzione sezioni idrogeologiche. Flusso idrico sotterraneo: Carte piezometriche. Interazione acque superficiali-acque sotterranee, infiltrazione. Misura della conducibilità idraulica: Permeametri, prove in sito nei sondaggi e nei piezometri. Pozzi per acqua: perforazione e leggi di Dupuit
ESEMPI di applicazioni: sezioni idrogeologiche, carte piezometriche, valutazione infiltrazione, determinazione della conducibilità idraulica in laboratorio e in sito, abbassamento livello dell'acqua nei pozzi in pompaggio.
Prerequisiti
Nessuna propedeuticità obbligatoria. Tuttavia si consiglia fortemente di seguire i corsi di insegnamento nell'ordine previsto dal manifesto, dunque di sostenere gli esami obbligatori del 1° e 2° anno.
Metodi didattici
Il corso prevede lezioni frontali (6 CFU) di introduzione ai principi fondamentali della geotecnica, geomeccanca e idrogeologia, anche attraverso la descrizione delle principali prove di laboratorio, ed esercitazioni pratiche di risoluzione numerica di semplici problemi applicativi (3 CFU ).
Materiale di riferimento
Oltre al materiale didattico fornito dai docenti, sono consigliai i seguenti testi integrativi di approfondimento:
- Luis. I Gonzales De Vallejo (2005): " Geoingegneria"
- Selby M.J. (1993) : "Hillslope materials and process"
- Renato Lancellotta (2004) : "Geotecnica" 3° ed. Zanichelli
- Brady B.H.G. & Brown E.T.(1993) "Rock Mechanics"
- Younger Paul L. (2007): "Groundwater in the environment" Blackwell ed.
- Castany (1985): "Idrogeologia: principi e metodi" Flaccovio ed.
- Vincenzo Francani (2014) "Idrogeologia Ambientale" Casa Ed. Ambrosiana
- Luis. I Gonzales De Vallejo (2005): " Geoingegneria"
- Selby M.J. (1993) : "Hillslope materials and process"
- Renato Lancellotta (2004) : "Geotecnica" 3° ed. Zanichelli
- Brady B.H.G. & Brown E.T.(1993) "Rock Mechanics"
- Younger Paul L. (2007): "Groundwater in the environment" Blackwell ed.
- Castany (1985): "Idrogeologia: principi e metodi" Flaccovio ed.
- Vincenzo Francani (2014) "Idrogeologia Ambientale" Casa Ed. Ambrosiana
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame prevede due prove obbligatorie:
- una prima prova scritta che richiede la risoluzione di esercizi numerici di tipo applicativo, aventi contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati nelle esercitazioni,
- a superamento della prova scritta, una prova orale di verifica delle conoscenze sugli argomenti a programma.
- una prima prova scritta che richiede la risoluzione di esercizi numerici di tipo applicativo, aventi contenuti e difficoltà analoghi a quelli affrontati nelle esercitazioni,
- a superamento della prova scritta, una prova orale di verifica delle conoscenze sugli argomenti a programma.
GEO/05 - GEOLOGIA APPLICATA - CFU: 9
Esercitazioni: 24 ore
Lezioni: 56 ore
Lezioni: 56 ore
Docenti:
Apuani Tiziana, Beretta Giovanni Pietro
Siti didattici
Docente/i