Il Progetto di Dottorato del proponente riguarda lo studio della risposta deformativa di ammassi rocciosi fratturati alle fluttuazioni termiche superficiali, con lo scopo di comprendere il ruolo ricoperto dai sistemi di fratturazione nella dinamica di processi deformativi termo-indotti alla scala di blocchi di roccia e strutture rocciose naturali quali archi marini ed eolici. L¿alternarsi dei cicli di espansione e contrazione termica scaturisce in un danneggiamento progressivo degli ammassi rocciosi che, esplicandosi attraverso processi di neo-fratturazione e di propagazione di fratture preesistenti, può determinare il raggiungimento di deformazioni irreversibili compatibili con le soglie di innesco di fenomeni franosi. Questo progetto mira ad approfondire il comportamento termomeccanico di ammassi rocciosi fratturati attraverso la ricostruzione di modelli tridimensionali termici in grado di descrivere l¿evoluzione spazio-temporale delle temperature superficiali. Stante la disponibilità di una termocamera presso il DST, tali modelli potranno essere ottenuti attraverso l¿implementazione di un sistema di acquisizione, composto da un¿asta telescopica ed uno stabilizzatore cardanico a tre assi, e di una piattaforma software SfM (Structure from Motion) per l¿elaborazione dei dati raccolti. In virtù dell¿elevata portabilità e della facilità d¿impiego, tale sistema di acquisizione potrà essere utilizzato ad integrazione delle attività di monitoraggio presso numerosi casi di studio, tra cui, in particolare, all¿interno del campo sperimentale della cava Prenestina di Acuto (laboratorio naturale del progetto di eccellenza del DST). La possibilità di disporre di un sistema di acquisizione che accoppi tecniche di monitoraggio non invasivo come la termografia ad infrarossi e la fotogrammetria digitale consentirebbe di approfondire le relazioni sussistenti fra le condizioni di fratturazione degli ammassi rocciosi e la periodica variazione delle condizioni termiche al contorno.
La possibilità di caratterizzare dettagliatamente il comportamento termico degli ammassi rocciosi fratturati attraverso la valutazione del ruolo ricoperto dalle loro caratteristiche geologico-tecniche nell¿influenzare la distribuzione e l¿evoluzione dei campi di temperatura, rappresenta un obiettivo fondamentale per realizzare un avanzamento nello studio degli effetti di danneggiamento indotto dalle cicliche fluttuazioni delle temperature superficiali di tali sistemi. Infatti, ad oggi, lo studio dei fenomeni termomeccanici in ammassi rocciosi fratturati è vincolato all¿utilizzo di modelli di propagazione termica adattabili alla sola rappresentazione di sistemi massivi, dunque privi di discontinuità fisiche al loro interno. Ne consegue che i risultati ottenibili da tali analisi su sistemi continui siano affette da un vizio di approssimazione che non sempre può risultare accettabile per la rappresentazione del comportamento di ammassi rocciosi fratturati. La considerazione di un modello di propagazione termica che tenga conto dell¿influenza legata alla presenza di sistemi di fratturazione consentirebbe di valutare la variazione non soltanto del comportamento termico del sistema fratturato in esame, ma anche della risultante risposta meccanica in termini di effetti deformativi termo-indotti.
Uno dei principali aspetti di innovatività del presente progetto rispetto allo stato dell¿arte consiste nel passaggio da una mappatura delle temperature superficiali bidimensionale ad una tridimensionale. La ricostruzione di modelli tridimensionali termici a partire da applicazioni fotogrammetriche con termografia ad infrarossi, apporterebbe dei grandi vantaggi nelle analisi qualitative e quantitative del dato. Infatti, l¿interpretazione delle immagini radiometriche può risultare complicata ed affetta da errori di valutazione soggettiva, in quanto troppo spesso le analisi sono condotte senza avere una visualizzazione complessiva del caso di studio, dunque limitando di conseguenza le potenzialità di questa tecnica. Al contrario, stante la corretta calibrazione dei parametri di settaggio della termocamera e la pre-elaborazione dei termogrammi per la correzione atmosferica, la possibilità di ricostruire dei modelli tridimensionali termici rappresenterebbe un utile strumento a supporto di una più veloce ed oggettiva interpretazione del dato termografico. Inoltre, attraverso la georeferenziazione e la scalatura dei modelli, ottenibile mediante l¿utilizzo di punti di controllo a terra di coordinate spaziali note, le analisi di tali elaborati assumerebbero un carattere geospaziale, ampliando dunque lo spettro di sperimentazioni ed analisi effettuabili. Poiché infatti le continue fluttuazioni termiche possono rappresentare un fattore preparatorio per l¿instabilità dei versanti in roccia, determinando l¿accumularsi di deformazioni non reversibili all¿interno degli ammassi rocciosi, l¿analisi delle relazioni spaziali tra sistemi di fratturazione ed escursioni termiche giornaliere e stagionali potrebbe portare all¿identificazione di volumi o settori di ammasso più suscettibili di instabilità.
Un altro punto di innovatività di questo progetto è rappresentato dal sistema di acquisizione per il rilevamento fotogrammetrico con termocamera ad infrarossi. Tale sistema di acquisizione, composto da un¿asta telescopica in carbonio da 7 m ed uno stabilizzatore cardanico a tre assi controllabile da remoto (DJI Ronin S), consentirebbe di effettuare i rilievi anche laddove le condizioni morfologiche del sito non lo consentano, o ne limitino la fattibilità, come ad esempio nel caso di affioramenti o pareti rocciose a sviluppo verticale. Nonostante sistemi di acquisizione simili siano già stati impiegati con fotocamere ottiche in ambito ingegneristico, ad oggi non sono presenti in letteratura studi in cui un tale sistema di acquisizione sia stato implementato ed utilizzato con una termocamera ad infrarossi per lo studio degli ammassi rocciosi fratturati.
Da un punto di vista generale, l¿innovatività della ricerca proposta risiede nel tentativo di caratterizzare approfonditamente il comportamento termico degli ammassi rocciosi fratturati attraverso la ricostruzione di modelli tridimensionali termici multitemporali, concentrando l¿attenzione sulle modalità con cui i sistemi di fratturazione influenzino la distribuzione e l¿evoluzione dei campi di temperatura superficiali.