• resistenza
• fratturazione
• FEM
• DEM
• cave
• stabilità

Il presente lavoro è stato svolto in collaborazione con l’Unità Operativa di Ingegneria Mineraria della Azienda USL1 di Massa-Carrara che ha finanziato il progetto. I fenomeni di instabilità che si riscontrano negli scavi sotterranei a grandi profondità sono per lo più governati dalla resistenza dell’ammasso. Nell’ambito specifico del comprensorio estrattivo di Carrara, i livelli di resistenza riscontrati in laboratorio per la roccia intatta non trovano corrispondenza con le misure effettuate in sito per l’ammasso. L’effetto scala, comunemente ritenuto la causa principale di questa diverso comportamento, è sicuramente un fattore imprescindibile; ma nel caso di ammassi comunque resistenti e poco fratturati non giustificano pienamente un tale comportamento. L’analisi del processo di microfratturazione della roccia intatta permette di evidenziare un meccanismo che innesca invece un processo di indebolimento dell’ammasso apparentemente innocuo e difficilmente rilevabile in sito, con la formazione di piani deboli che, in seguito ad esempio a fenomeni di rotazione delle tensioni, possono provocare il collasso dell’ammasso. La minore resistenza riscontrata in sito rispetto a quella determinata in laboratorio può essere causata da un effetto di degrado subito in sito dalla roccia in seguito al processo di micro-fratturazione. L’applicazione dei parametri fragili di Hoek-Brown al caso particolare considerato sembra avvalorare un tale comportamento: il processo di fratturazione fragile della roccia è governato, nella fase iniziale, dalla componente coesiva della resistenza, la quale si riduce gradualmente a causa della propagazione di fratture di trazione, fino a che, raggiunto un certo livello di fratturazione, entra in gioco la componente attritiva della resistenza.
Nell’ambito della progettazione degli scavi sotterranei è stato fatto un semplice confronto tra metodi numerici e metodi empirici. Tra i metodi empirici disponibili in letteratura sono stati selezionati quelli che risultano applicabili alle coltivazioni del bacino di Carrara. Tali metodi presentano vantaggi indiscubili, a fronte però di una certa restrizione dei margini progettuali che può essere superata mediante l’analisi numerica. Sempre nell’ambito della modellazione numerica, la simulazione del comportamento dell’ammasso roccioso richiede l’assunzione di un idoneo modello numerico di calcolo e la corretta scelta dei parametri necessari, pur avendo presente che la funzione del modello numerico non è quella di simulare la realtà ma di effettuare velocemente calcoli relativi ad un modello concettuale schematico. E’ stato quindi realizzato un modello 3D piuttosto semplice, mediante i codici di calcolo PLAXIS e 3DEC, al fine di confrontare i due relativi approcci di modellazione, il metodo degli elementi finiti (FEM) ed il metodo degli elementi distinti (DEM). I risultati ottenuti hanno permesso di evidenziare l’importanza di una corretta stima dei parametri da utilizzare. La loro scelta è apparsa assolutamente non scontata, anche a fronte di una buona caratterizzazione geomeccanica e del buon livello di conoscenza che si ha per gli ammassi rocciosi del comprensorio di Carrara, affinchè i risultati ottenibili possano essere ritenuti realmente rappresentativi ed utilizzabili per delle corrette scelte progettuali.