Nello scavo meccanizzato di gallerie con Tunnel Boring Machines (TBM) e tecnologia Earth Pressure Balance (EPB) un ruolo determinante è svolto dal condizionamento del terreno; tale attività consiste nel miscelare al terreno scavato diversi additivi chimici allo scopo di conferirgli caratteristiche tali da mantenere una corretta e omogenea pressione al fronte, da ridurre la permeabilità del terreno in camera di scavo e l'usura degli utensili di scavo nonché di favorire l'estrazione del terreno attraverso il sistema a coclea. Al fine di eseguire correttamente lo scavo minimizzando i danni, i consumi e i tempi, diventa decisivo conoscere il corretto modo di trattare il terreno; ciò, infatti, consente di effettuare una scelta tecnico-economica tra i diversi prodotti attualmente sul mercato, di prevedere consumi e costi, di evitare arresti imprevisti della TBM, danni agli utensili e soprattutto di limitare gli effetti indotti in superficie dalle attività realizzazione della galleria.
Da diversi anni alcuni autori conducono studi su terreni miscelati agli agenti condizionanti; tuttavia, attualmente si riscontra l'assenza di standard condivisi sia per le modalità di esecuzione delle prove sia per i criteri di interpretazione dei risultati. Praticamente inesistenti sono gli studi finalizzati a correlare i risultati ottenuti in laboratorio con quanto effettivamente avviene in sito.
Il progetto di ricerca proposto si inserisce nel filone di ricerca avviato con il lavoro di tesi magistrale durante il quale il laboratorio geotecnico del Dipartimento di Ingegneria Strutturale e Geotecnica è stato attrezzato con diverse apparecchiature specificatamente messe a punto per tali studi.
La ricerca si propone di studiare gli effetti della iniezione di agenti chimici nel terreno utilizzando le apparecchiature di prova messe a punto nel laboratorio di Geotecnica evidenziando gli effetti di una serie di parametri quali composizione chimica degli agenti condizionanti e loro dosaggio.
Il primo aspetto che è utile sottolineare è che in assenza di normative specifiche e di standard condivisi a livello nazionale ed internazionale, assume particolare rilievo lo studio di questi prodotti chimici e della loro interazione con i differenti tipi di terreno. Riuscire a creare uniformità nelle modalità di esecuzione delle prove è estremamente importante in quanto porterà, in futuro, a poter confrontare i risultati ottenuti utilizzando apparecchiature di prova analoghe all'interno dei laboratori attrezzati per tali studi in diversi paesi d'Europa.
In secondo luogo l'esecuzione di un notevole numero di prove di laboratorio utilizzando differenti tipologie di terreno e di prodotti, permetterà di acquisire notevoli informazioni sugli effetti nell'andamento dello scavo della composizione mineralogica e della granulometria dei terreni incontrati. Questo può fornire un contributo importante in fase progettuale permettendo di prevedere prima dell'inizio dei lavori i rischi più rilevanti, le caratteristiche della TBM e i prodotti più indicati per portare a termine nel migliore dei modi lo scavo di una galleria.
Infine gli elementi acquisiti in merito all'efficacia dei diversi tipi di agenti chimici attualmente disponibili sul mercato e sul dosaggio più indicato saranno subito utili alle società di ingegneria coinvolte nello scavo per operare scelte progettuali più corrette e alle società fornitrici degli agenti chimici attualmente disponibili per sviluppare prodotti più efficaci e rispondenti alle specifiche esigenze del cantiere.
In generale, riuscire a contribuire alla buona riuscita dello scavo meccanizzato di una galleria, porta ad una serie di risultati principalmente riassumibili in:
- una maggiore sicurezza delle maestranze e degli operatori della TBM;
- una corretta progettazione ed esecuzione dell'opera;
- una maggiore velocità di esecuzione (risparmio di tempi e costi per l'impresa e quindi per il committente, spesso costituito da una amministrazione pubblica);
- una corretta interazione con l'ambiente circostante, per la salvaguardia dell'integrità di edifici e di altri elementi di valore economico o culturale rilevante;
- la limitazione dell'impatto dell'opera in termini di variazione degli equilibri biochimici naturali.
Il carattere fortemente innovativo dell'attività di ricerca proposta risiede nell'approccio integrato allo studio degli aspetti geotecnici, fisici e chimici dello scavo meccanizzato di gallerie. La strumentazione di cui ci si può avvalere è stata messa a punto con cura raggiungendo un elevato valore tecnologico grazie alla collaborazione con professionisti del settore impegnati da anni anche all'estero nel trattamento dei terreni; inoltre, le sperimentazioni già condotte hanno suggerito modifiche e migliorie che sono state via via implementate ottenendo apparecchiature all'avanguardia, normalmente non disponibili all'interno di un'unica struttura di enti o privati.