Laboratorio Geomeccanica e Geotecnologie

Il Laboratorio di Geomeccanica e Geotecnologie, con oltre 30 anni di attività, comprende tre sezioni: Meccanica delle Rocce, Geomeccanica Applicata e Taglio delle Rocce. Possiede una notevole esperienza nella ricerca sulla caratterizzazione fisica, meccanica e tecnologica delle rocce. Il laboratorio è attrezzato per eseguire test anche in situ e opera nella modellazione numerica, impiegando codici di calcolo “general purpose” come Flac®, Udec® e Map3D® per analisi relative a problemi di campo (ad esempio: sforzo-deformazione in strutture continue e discrete con tecniche: FEM, FD, BEM, DEM) e di programmi di calcolo specifici messi a punto internamente per analisi ed elaborazione dati di vario tipo. 

ATTREZZATURA PER LA RICERCA

Macchina di carico (pressa) rigida MTS Macchina di carico convenzionale monodirezionale Macchina di carico convenzionale bidirezionale Macchina di carico “creep” Dilatometro lineare ILCM (Intermediate Linear Cutting Machine) Stampante 3D Attrezzatura per prototipazione Microscopio Digitale Keyence VHx-7000 Microdurometro Shimadzu Microdurometro Shimadzu

Macchina di carico (pressa) rigida MTS, servo-controllata (con tecnologia digitale), da 2700 kN, corredata di cella di carico, per l’esecuzione (automatica/manuale) di saggi di vario tipo, con differenti parametri di controllo (carico/deformazione) ed in condizioni di vario tipo: quasi statiche, creep “veloce”, dinamiche a bassa frequenza; corredi di trasduttori estensimetrici specifici per saggi di compressione monoassiale, di resistenza a trazione di vario tipo, di tenacità e propagazione della frattura; cella triassiale da 100 MPa di confinamento ed apparato riscaldante per prove confinate ed in temperatura sino a 150 °C, corredata di appositi estensimetri longitudinale e circonferenziale. 

Macchina di carico convenzionale monodirezionale: solo compressione, da 3000 kN, corredata di celle di carico e di cella triassiale. 

Macchina di carico convenzionale bidirezionale: compressione e trazione da 50 kN, corredata di celle di carico e di cella triassiale. 

Macchine di taglio con attuatori (orizzontale e verticale) da 500 kN e da 50 kN.

Macchina di carico “creep” a pesi diretti da 500 kN per prove di creep “lento”.

Dilatometro lineare per provini NX operativo sino a 1500 °C.

ILCM (Intermediate Linear Cutting Machine): struttura espressamente realizzata per effettuare una prova considerata, ad oggi, la più realistica per quanto riguarda il processo di interazione roccia-utensile. L’apparecchiatura valuta le forze scambiate in fase di scavo tra un utensile (strisciante o rotolante) e la roccia mediante una cella di carico triassiale. L’utensile impiegato nel caso in esame è un disco, con le stesse caratteristiche di quelli montati sulla testa di una TBM (Tunnel Boring Machine). Il campione utilizzato rappresenta fedelmente la roccia da testare. La possibilità di far variare alcuni parametri geometrici, quali la distanza tra i solchi e la profondità di passata, permettono di valutare il rapporto spaziatura/penetrazione che determina l’ottimizzazione dell’energia specifica di scavo. 

Microscopio Digitale Keyence VHx-7000: Il primo microscopio al mondo con risoluzione 4K. La camera, dotata di un sensore da 12,22 megapixel, presenta riconoscimento automatico dello zoom e un revolver motorizzato per il cambio automatico delle ottiche. Copre un range di zoom da 20x a 6000x. 

Microdurometro Shimadzu: Dotato di due penetratori per l'esecuzione di test Knoop (HK) su rocce e Vickers (HV) su metalli, con la possibilità di applicare 16 diversi carichi, variabili da 9.807 mN a 19.61 N, e un tempo di applicazione del carico regolabile da 0 a 999 secondi. La lettura automatica avviene tramite analisi delle immagini acquisite da una camera digitale. 

Pressa leggera Belladonna ad azionamento meccanico, fondo scala 20 kN. 

Attrezzatura per prototipazione: il laboratorio dispone di strumentazione atta alla realizzazione di prototipi (stampante 3D) e alla loro rifinitura.

Cerchar Abrasivity Index Permeametro Verifica a punzonamento kit di base per rilievo geostrutturale Telaio pressa per terreni Sistemi di monitoraggio Modellazione numerica

Apparecchiature per la determinazione di: abrasività (Cerchar Abrasivity Index), verifica a punzonamento (point load test), velocità delle onde ultrasoniche da saggio pulsato su provino (pulse bar test); dispone inoltre di: kit di base per rilievo geostrutturale (profilometro, bussola, sclerometro e distometro ottico); permeametro a carico variabile/fisso; sonda freatimetrica; sonda inclinometrica ed assestimetrica Slope Indicator.

Monitoraggio e misure di stato tensionale in sito: la sede è attrezzata per effettuare determinazioni di caratteristiche fisiche, meccaniche e tecnologiche sulle rocce in posto. A tal fine sono disponibili specifiche attrezzature, quali carotieri semplici e doppi, dispositivi per la misura stato di sforzo naturale o indotto secondo le metodiche bidimensionali e tridimensionali del rilascio tensionale (doorstopper, CSIRO) e della fratturazione idraulica in fori di piccolo diametro, pompe e trasduttori di spostamento per la misura dello stato di sforzo con martinetti piatti, attrezzatura per prova di carico su piastra per la determinazione della deformabilità, nastro per misure di convergenza in galleria, sonde piezometriche, sonde termometriche, termometro a radiazione totale, attrezzatura per il riscaldamento di pareti di roccia per misure di conducibilità termica in sito. Vengono inoltre effettuati sia progettazione di sistemi di monitoraggio di parametri geotecnici e ambientali, sia controlli statici di pareti o vuoti naturali e/o artificiali mediante sensori di differente tipologia (sviluppati in sede) e con acquisizione e trasferimento dati in tempo reale, con tecnologia wireless.  

Studio dell'interazione tra roccia e utensile a piccola scala: La microdurezza Knoop è correlata alla lavorabilità/escavabilità delle rocce a seguito dell’interazione con utensili di diversa composizione (widia, acciaio, diamante). Le prestazioni dello scavo dipendono dalle caratteristiche delle rocce e dalla tipologia di utensili impiegati, e le misure di microdurezza forniscono informazioni utili in tal senso. La composizione mineralogica delle rocce può essere messa in relazione con le prestazioni dello scavo; l'analisi microscopica permette inoltre di studiare i processi di usura (e/o rottura) di diversi tipi di utensili a seguito dello scavo. 

Modellazione numerica: particolare attenzione viene posta alla modellazione numerica e al calcolo automatico, utilizzando codici di calcolo “general purpose” quali Flac, UDEC, Map3d, per analisi relative a problemi di campo (quali sforzo-deformazione in strutture continue e discrete con tecniche: FEM, FD, BEM, DEM) e di programmi di calcolo specifici messi a punto internamente all’IGG per analisi ed elaborazione dati di vario tipo (quali interpretazione rilievo geologico strutturale; determinazione stato tensionale di un ammasso roccioso mediante dati derivanti da prove in sito), acquisizione dati da sensori, controllo delle macchine prova-materiali; codici di calcolo “general purpose” per analisi statistica, sviluppi matematici, grafica, data base. 

Apparecchiatura per saggi granulometrici per l’esecuzione di test di qualificazione in base agli standard più diffusi al mondo, quali forni, setacciatore elettromeccanico, setacci ecc.; Banco di prova con base ribaltabile motorizzata per prove di scivolamento lungo discontinuità per peso proprio (tilt test); Apparecchiature per la preparazione dei provini, quali tagliatrice a disco, carotatrice e rettificatrice.