Implementazione e utilizzo di un modello costitutivo avanzato per argille nella risoluzione di problemi al finito: studio del comportamento di gallerie realizzate mediante scavo meccanizzato

La realizzazione in sotterraneo di opere civili rappresenta una soluzione valida e sostenibile sia dal punto di vista ingegneristico che da quello ambientale, sia in area urbana che extra-urbana. Lo studio delle gallerie ha tradizionalmente richiesto l’adozione di importanti ipotesi semplificative, che sono state parzialmente e gradualmente rimosse grazie ai rilevanti progressi della ricerca in questo campo ed alla diffusione dell’analisi numerica. Tuttavia, la complessità del problema è tale che la progettazione di questa tipologia di opere risente ancora di un marcato empirismo. Il lavoro sviluppato nella tesi si inquadra all’interno di un filone di ricerca che ha come obiettivo di lungo termine la messa a punto di procedure di calcolo robuste che permettano di valutare accuratamente le caratteristiche di sollecitazione sui rivestimenti, necessarie per una corretta progettazione. La tesi affronta lo studio dell’interazione terreno-rivestimento nel caso di gallerie realizzate mediante scavo meccanizzato in terreni a grana fine. Si tratta di fenomeni complessi nei quali il comportamento meccanico delle argille svolge un ruolo di grande rilevanza; le non linearità e la significativa dipendenza dal percorso di carico, nonché l’interazione acqua-scheletro solido, essenziale per una accurata valutazione delle sovrappressioni interstiziali in condizioni non drenate, richiedono infatti l’impiego di legami costitutivi avanzati, in grado di simulare fedelmente tali aspetti della risposta tensio-deformativa. Per tale ragione nella tesi è stato implementato un modello costitutivo a incrudimento cinematico per argille naturali, ritenuto idoneo allo studio dello specifico problema applicativo. Il modello è stato impiegato nell’analisi del problema al finito con riferimento ad un caso di studio, adoperando una metodologia innovativa che prevede l’utilizzo accoppiato di analisi piane ed analisi assialsimmetriche. I risultati delle analisi numeriche sono stati confrontati con i dati di monitoraggio relativi ad un caso di studio e con i risultati di analisi condotte impiegando un legame costitutivo semplice.