RISCHI DI FRANE E MECCANICA DELLE ROCCE E ANALISI DI STABILITA DEI VERSANTI

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE BIOLOGICHE, GEOLOGICHE E AMBIENTALI Corso di laurea magistrale in Scienze geologiche Anno accademico 2017/ anno E 9 CFU - 2 semestre Docenti titolari dell'insegnamento GIOVANNA PAPPALARDO - Modulo - GEO/05-6 CFU pappalar@unict.it Edificio / Indirizzo: Corso Italia, 57 Telefono: Orario ricevimento: ERNESTO MOTTA - Modulo - ICAR/07-3 CFU emotta@dica.unict.it Edificio / Indirizzo: Edificio 13 Cittadella Universitaria Telefono: Orario ricevimento: 9-11 OBIETTIVI FORMATIVI - Conoscenza delle linee guida per la valutazione della pericolosità e del rischio da frana; - Riconoscimento e classificazione delle frane secondo le linee guida internazionali; - cause predisponenti ed innescanti delle frane; - Capacità di elaborare programmi di indagine per la mitigazione del rischio; - Computo metrico per indagini geologiche; - Principio di meccanica delle rocce e differenze nello studio della geotecnica delle terre; - Caratterizzazione geomeccanica e classificazione degli ammassi rocciosi; - Rilievo geomeccanico; - Capacità di elaborare dati del rilievo geomeccanico attraverso l utilizzo di software; - Conoscenza dei criteri di resistenza al taglio in ammassi rocciosi; - Conoscenza delle principali prove in situ ed in laboratorio per caratterizzare l ammasso roccioso e le discontinuità; - Valutazione della stabilità dei pendii in roccia. Valutazione critica delle stabilità di un pendio e individuazione delle cause delle frane indotte da azioni naturali o antropiche.

2 PREREQUISITI RICHIESTI geologia applicata, idrogeologia, frane, meccanica delle terre; geofisica applicata conoscenze di base ti tipo geotecnico FREQUENZA LEZIONI fortemente raccomandata fortemente raccomandata CONTENUTI DEL CORSO Parte I_Meccanica delle rocce Introduzione al corso; illustrazione organizzazione dell'insegnamento; modalità dell'esame. Introduzione alla meccanica delle rocce e principali campi di applicazione. Cenni sulla genesi delle rocce lapidee. Le rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie e la loro diffusione. Definizione di roccia intatta, di discontinuità e di ammasso roccioso. Mezzo continuo e discontinuo, effetto scala. Rilievo geomeccanico degli ammassi rocciosi secondo ISRM, acquisizione ed elaborazione dati. Proiezioni stereografiche. Utilizzo di software dedicati. Classificazione geomeccanica degli ammassi rocciosi: Bieniawski, Barton, Romana e GSI Analisi cinematica secondo i modelli di Hoek and Bray Analisi di stabilità mediante il Test di Markland Comportamento fragile e comportamento plastico. Le rocce a comportamento fragile: frattura stabile, instabile, cedimento e rottura in condizioni di sollecitazione monoassiale e triassiale Criterio di rottura per la roccia intatta di Hoek e Brown I parametri della resistenza al taglio m ed s. Misura dei parametri fisici e meccanici della roccia intatta. Densità; Massa volumica reale ed apparente; porosità totale e effettiva; Tilt Test; Prove di compressione monoassiale; Prove di compressione triassiale; Prove di trazione brasiliana; Prova di flessione; Misura delle deformazioni. Resistenza al taglio delle discontinuità: sperimentazione di laboratorio, scatola di taglio per rocce lapidee. L'inviluppo bilineare di Patton. Equazione della resistenza al taglio di una discontinuità scabra secondo Barton. Definizione dei parametri JCS, JRC e f. Effetti scala. Metodi di misura e di valutazione

3 Calcolo del fattore di sicurezza secondo il metodo dell equilibrio limite per scivolamenti planari, a cuneo e per ribaltamento Parte II_ Rischi di Frane Il rischio idrogeologico in Italia e normativa Definizione di rischio di frana e metodi per la valutazione Classificazione delle frane I.A.E.G Tipologie di frane secondo Varnes 1978 Classificazione secondo Cruden e Varnes, 1996 Classificazione di Hungr et al., 2001 Classificazione di Hutchinson, 1988 Definizione della forma e dell estensione dei dissesti Studio di una frana: programma di indagini e prove in situ ed in laboratorio Esempio di computo metrico Elementi di base di Geotecnica; Filtrazione, Consolidazione, Resistenza dei terreni; principio delle tensioni efficaci, meccanismi di rottura nei pendii. Meccanismi traslazionali: pendio di altezza finita; pendio indefinito. Meccanismi rotazionali e di tipo complesso: metodo dei conci: metodo di Fellenius, di Bishop, di Bell. TESTI DI RIFERIMENTO Rock slope engineering civil and mining 4th edition, Duncan C.W. and Mah C.W., Spon Press Taylor & Francis Group Cruden D.M. & Varnes D.J., Landslides Types and Processes. In: Turner A.K. & Schuster R.L. (Eds.) Landslides: Investigation and Mitigation. Transportation Research Board Special Report 247. National Academy Press, WA, Meccanica delle rocce, Alberto Bruschi, Dario Flaccovio Editore Fenomeni franosi, Maurizio Tanzini, Dario Flaccovio Editore Caratterizzazione geomeccanica per la progettazione ingegneristica, Bruno Giovanni, Dario Flaccovio Editore Elementi di meccanica e ingegneria delle rocce, Marco Barla, CELIDTesto unico sull ambiente 152/2008 Lancellotta: Geotecnica, Ed: Zanichelli Airò Farulla : Analisi di stabilità dei pendii, Ed: Hevelius PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi

4 1 OBIETTIVI FORMATIVI - Conoscenza delle linee guida per la valutazione della pericolosità e del rischio da frana - Riconoscimento e classificazione delle frane secondo le linee guida internazionali - Conoscenza dei principali metodi di monitoraggio e di interventi in versanti in frana - Capacità di elaborare programmi di indagine per la mitigazione del rischio - Caratterizzazione geomeccanica e classificazione degli ammassi rocciosi 2 Capacità di elaborare dati del rilievo geomeccanico attraverso l utilizzo di software - Conoscenza dei criteri di resistenza al taglio in ammassi rocciosi - Conoscenza delle principali prove in situ ed in laboratorio per caratterizzare l ammasso roccioso e le discontinuità - Valutazione della stabilità dei pendii in roccia 3 * Modulo_Meccanica delle rocce Introduzione al corso; illustrazione organizzazione dell'insegnamento; modalità dell'esame. Introduzione alla meccanica delle rocce e principali campi di applicazione. Cenni sulla genesi delle rocce lapidee. Le rocce ignee, metamorfiche e sedimentarie e la loro diffusione. 4 Definizione di roccia intatta, di discontinuità e di ammasso roccioso. Mezzo continuo e discontinuo, effetto scala. Rilievo geomeccanico degli ammassi rocciosi secondo ISRM, acquisizione ed elaborazione dati. Proiezioni stereografiche. Utilizzo di software dedicati. Classificazione geomeccanica degli ammassi rocciosi: Bieniawski, Barton, Romana e GSI Analisi cinematica secondo i modelli di Hoek and Bray Analisi di stabilità mediante il Test di Markland 5 * Comportamento fragile e comportamento plastico. Le rocce a comportamento fragile: frattura stabile, instabile, cedimento e rottura in condizioni di sollecitazione monoassiale e triassiale Criterio di rottura per la roccia intatta di Hoek e Brown I parametri della resistenza al taglio m ed s. Misura dei parametri di deformazione e di resistenza della roccia intatta. Prove di compressione monoassiale; Prove di compressione triassiale; Prove di trazione brasiliana; Prova di flessione; Misura delle deformazioni 6 * Resistenza al taglio delle discontinuità: sperimentazione di laboratorio, scatola di taglio per rocce lapidee. L'inviluppo bilineare di Patton. Equazione della resistenza al taglio di una discontinuità scabra secondo Barton. Definizione dei parametri JCS, JRC e f. Effetti scala. Metodi di misura e di valutazione Calcolo del fattore di sicurezza secondo il metodo dell equilibrio limite per scivolamenti planari, a cuneo e per ribaltamento

5 7 * Parte II Rischi di Frane 1. Calamità e catastrofi in Protezione Civile. 2. Definizione di rischio. 3. Il rischio idrogeologico in Italia 4. Definizione di rischio di frana 5. Metodi per la valutazione del rischio 6. Tipologie di frane secondo Varnes Glossario internazionale delle frane I.A.E.G Classificazione di Cruden & Varnes 1996; Hungr et al., 2001; Hutchinson Progettazione indagini geognostiche per lo studio di una frana 10. Computo metrico 8 TESTI DI RIFERIMENTO Rock slope engineering civil and mining 4th edition, Duncan C.W. and Mah C.W., Spon Press Taylor & Francis Group Cruden D.M. & Varnes D.J., Landslides Types and Processes. In: Turner A.K. & Schuster R.L. (Eds.) Landslides: Investigation and Mitigation. Transportation Research Board Special Report 247. National Academy Press, WA, Meccanica delle rocce, Alberto Bruschi, Dario Flaccovio Editore Fenomeni franosi, Maurizio Tanzini, Dario Flacco * Argomenti Riferimenti testi 1 Classificazione dei terreni; resistenza al taglio dei terreni; prove di laboratorio; Stabilità dei Pendii; meccanismi di rottura piana: pendio di altezza finita; pendio indefinito; superfici di scorrimento di forma qualunque; metodo dei conci; metodo di Fellenius; metodo di Bishop; pendii in condizioni di carico sismico.p Lancellotta : ''Geotecnica'' Zanichelli Airò Farulla '' Il metodo dell'equilibrio limite nella stabilità dei pendii * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame. MATERIALE DIDATTICO dispense fornite dal docente ed approfondimenti nel laboratorio di Geologia Applicata del Dipartimento appunti delle lezioni e materiale del sito personale del docente

6 VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO orale esame orale DATE DEGLI APPELLI 29 gennaio 2018; 19 febbraio 2018 le date coincidono col corso di rischi di frane e meccanica delle rocce PROVE IN ITINERE report su un caso reale di rilievo geomeccanico in ammasso roccioso e calcolo cinematico nessuna PROVE DI FINE CORSO nessuna esame orale ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI il metodo di fellenius, equazione di pendio indefinito