Il progetto verte sull'analisi della risposta termica di ammassi rocciosi e terreni potenzialmente soggetti ad instabilità per frana e si pone come obiettivo quello di valutare il ruolo della temperatura superficiale nel controllo di processi gravitativi di versante.
Il progetto mira a quantificare, mediante indagini a scala di sito e di laboratorio, il ruolo predisponente delle condizioni termiche nella occorrenza di processi di instabilità di versante.
Nelle sperimentazioni di sito, volte alla comprensione dei meccanismi preparatori l'insorgenza di frane in roccia, verranno utilizzati i dati di un sistema di monitoraggio multi-parametrico installato su di un fronte di cava, la cui evoluzione si esplica perlopiù tramite fenomeni di crollo. Nello specifico, partendo da dati di tipo termico e deformativo riferibili all'ammasso fratturato, verranno condotte indagini integrative di tipo termografico, finalizzate alla acquisizione di immagini 2D ad alta risoluzione, attraverso le quali sarà possibile individuare aree dell' ammasso predisposte, in virtù del loro grado di fratturazione, ad evolvere per processi termomeccanici verso condizioni di rottura. Tali immagini verranno inoltre utilizzate per la definizione di modelli 3D della parete di cava, capaci di ponderare meglio il ruolo dell'esposizione del versante all'azione degli agenti atmosferici e delle forzanti cicliche di tipo termico.
Le sperimentazioni di laboratorio consisteranno nella riproduzione delle condizioni di innesco di fenomeni franosi superficiali in terra mediante l'esecuzione di prove sperimentali su modelli analogici di pendio, tentando di stabilire una relazione tra temperatura, saturazione del terreno e tempi e modalità di innesco. Le tecniche utilizzate consentiranno di aggiungere informazioni per una più ampia comprensione dei meccanismi che controllano tali instabilità, aggiungendo un tassello nel quadro delle conoscenze applicate alla definizione dei rischi geologici per processi di frana.
Le attività che potranno essere condotte in questo progetto di Avvio alla Ricerca, consentiranno di apportare un avanzamento importante nella conoscenza delle tematiche indagate, concernenti relazioni causa-effetto tra forzanti termiche e deformazioni indotte negli ammassi rocciosi fratturati in relazione all'insorgenza di fenomeni di crollo, ovvero di condizionamenti termici al contorno nell'innesco e nell'evoluzione spaziale di frane in terra.
Le sperimentazioni che verranno condotte presso il sito sperimentale della cava di Acuto permetteranno di spostare il focus delle conoscenze dal comportamento termico 1D e 2D della roccia intatta o fratturata, già nota in letteratura e frutto di precedenti ricerche del proponente [14] verso la caratterizzazione del comportamento termico e meccanico di ammasso in condizioni 3D. L'individuazione dei volumi di roccia che maggiormente sono soggetti all'azione termica e la comprensione del ruolo e dell'influenza meccanica di giunti pervasivi nella terza dimensione, comporterebbe la possibilità di definire interventi e approntare strategie di mitigazione del rischio calibrate e mirate nello spazio e nel tempo, definendo scenari di pericolosità per crolli in roccia indotti da forzanti e processi di natura termomeccanica, definibili anche attraverso il supporto di modelli numerici tenso-deformativi.
Tali processi, agenti con inesorabile continuità nel tempo, rivestono un ruolo non trascurabile
laddove la loro azione insiste su beni culturali o naturalistici, la cui preservazione non
può prevedere contromisure di tipo strutturale e geotecnico.
Per quanto concerne invece il tema dei movimenti franosi in terra innescati da piogge intense, allo stato attuale nella letteratura scientifica esistono ben pochi casi di studio in cui una modellazione fisica di laboratorio sia stata supportata da tecniche di indagine dirette e da remoto che possano consentire una definizione accurata delle condizioni al contorno in relazione all'insorgenza di instabilità di versante. Il passo in avanti di questo progetto consisterà, inoltre, in una valutazione più dettagliata del l ruolo della temperatura nel processo di saturazione e al suo effetto su tempi e modalità di rottura.
Le modellazioni analogiche così progettate saranno di supporto a simulazione numeriche fisicamente basate, con le quali sarà possibile stabilire una connessione tra scala di sito e di laboratorio evidenziando, nello specifico, il ruolo che la modellazione fisica multi-parametrica di laboratorio può svolgere nella scelta dei parametri di input dei modelli numerici. Per questi ultimi verrà valutato l'effettivo apporto migliorativo alla capacità predittiva di processi di instabilità di versante.
Nel progetto verranno inoltre evidenziate le potenzialità della termografia come strumento di indagine a basso costo, di tipo non invasivo, per la caratterizzazione termica 2D e 3D di fronti rocciosi fratturati e di terreni esposti all'azione di forzanti termiche e pluviometriche.
In particolare, se nella scienza ingegneristica è ormai pratica diffusa approcciarsi alla comprensione del comportamento termico delle strutture tramite la ricostruzione 3D di opere, in campo geologico la costituzione di modelli termici 3D di ammassi rocciosi fratturati rappresenterebbe una frontiera ancora da esplorare, fornendo modelli termici ed interpretativi a supporto delle tradizionali tecniche di telerilevamento e fotogrammetria ottica.
Inoltre, per quanto riguarda la risposta dei terreni alla forzante termica e pluviometrica (con specifico riferimento al grado di saturazione), il progetto mirerà a valutare le potenzialità della modellazione fisica di laboratorio come strumento per meglio comprendere le condizioni di innesco di questa tipologia di movimenti franosi a varia scala.
Il presente progetto di Avvio alla Ricerca propone pertanto l'applicazione di tecniche di indagine che possano essere largamente applicate anche allo studio dello stato di conservazione di materiali lapidei, beni culturali ed opere strutturali di tipo ingegneristico.
La multidisciplinarietà del presente progetto rappresenta un evidente punto di forza, poiché può dare impulso a molteplici applicazioni sia in ambito scientifico (soprattutto sul tema della gestione del rischio), che tecnologico, ad esempio nell'ottica dello sviluppo di procedure e metodi di analisi applicabili al monitoraggio e alla conservazione di geomateriali.