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Ecco le note di studio generate:

• Questi appunti riguardano la Geologia Applicata di Andrea Maiorino.

Struttura del pianeta Terra

• La struttura della terra si classifica in base a composizione (Crosta, Mantello, Nucleo) o reologia (Litosfera, Astenosfera, Mesosfera).
• La discontinuità di Mohorovicic separa la crosta dal mantello.
• La discontinuità di Gutenberg separa il mantello dal nucleo esterno.
• La discontinuità di Lehmann separa il nucleo esterno da quello interno.
• La Geoterma è la curva del gradiente geotermico, pari a circa 30°/km nella crosta continentale.
• Il calore viene trasportato per conduzione nella litosfera e per convezione nel mantello.

Crosta terrestre

• Rappresenta solo lo 0.4% della massa totale del pianeta.
• Può essere divisa in crosta continentale (più antica, silicatica ricca in ferro e Magnesio) e crosta oceanica (silicatica ricca in alluminio e silicio, più giovane).
• Termina con la discontinuità di Mohorovicic.
• L'Isostasia è l'equilibrio gravitazionale tra crosta e mantello litosferico, con rilievi alti che corrispondono a radici alte in profondità.
• L'erosione delle montagne appesantisce i bacini per sedimentazione, creando un ciclo di equilibrio.

Mantello

• Costituito da rocce silicatiche ultramafiche (peridotiti).
• Diviso in mantello superiore e inferiore (il primo fino a 680 km di profondità).

Nucleo

• Formato principalmente da ferro metallico.
• Scende fino a 6370 km di profondità, diviso in nucleo interno (solido) ed esterno (liquido).
• La discontinuità di Lehman si trova a 5200 km di profondità.

Minerali

• Sostanza solida cristallina, inorganica, con composizione chimica specifica, non scindibile meccanicamente.
• Si formano per cristallizzazione da gas o liquido.
• Processi di cristallizzazione: raffreddamento o evaporazione.
• Polimorfismo del carbonio: grafite (legami deboli) o diamante (legami forti).

Proprietà dei minerali

• Durezza: resistenza alla scalfitura.
• Sfaldatura: tendenza a rompersi lungo facce parallele.
• Frattura: rottura non piana e irregolare (concoide, terrosa, fibrosa).
• Lucentezza: capacità di riflettere la luce (metallica/non metallica).
• Colore: conseguenza diretta della luce, si caratterizza con lo striscio.

Classi di minerali: Silicati

• Quarzo: il più comune nella crosta, componente di sabbie e limi, per vetro, cemento, abrasivi.
• Feldspati: Ortoclasio e Plagioclasio, costituiscono il 60% delle rocce magmatiche, utilizzati per ceramica.
• Ferro Magnetici: Olivina, comune nelle rocce magmatiche, colore giallo verdastro, principale delle peridotiti.
• Miche: Biotite, nei graniti e nelle rocce metamorfiche (gneiss) e sedimentarie detritiche.
• Serpentini: Talco e Asbesto Bianco (amianto).
• Argille: Fillosilicati idrati: Ilite (sedimentari), caolinite (ceramica), smectite (causa deformazioni).

Classi di minerali: Carbonati

• CALCITE e DOLOMITE: formano calcari, dolomie e marmi.
• La calcite deriva di tramutazioni di gusci di molluschi, utilizzata nella calce del cemento portland, soggetta alla dissoluzione meteorica.
• Le dolomiti ne risentono di meno.

Classi di minerali: Solfati

• GESSO e ANIDRITE: causano problemi ingegneristici (sprofondamenti per solubilità), ritardanti di presa nel cemento.

Classi di minerali: Fosfati

• APATITE: fertilizzanti e detersivi.

Classi di minerali: Solfuri

• PIRITE: produce acido solforico ossidandosi che attacca cementi e metallo.

Classi di minerali: Ossidi

• EMATITE: striscia color sangue.

Rocce

• Aggregato naturale di minerali legati da forze di coesione permanenti. Mineralogia (struttura e composizione), Petrografia (descrizione), Petrologia (genesi e trasformazioni).
• Formazione roccia: ignee/magmatiche (cristallizzazione da fuso), sedimentarie (precipitazione, litificazione), metamorfiche (ricristallizzazione di rocce esistenti).
• Le rocce ignee (o magmatiche) si formano per la cristallizzazione di un magma.
• A raffreddamento brusco sono Effusive, altrimenti sono intrusive.
• Le rocce effusive subiscono degradamento, erosione quindi, forma le rocce sedimentarie da litificazione, a loro volta formano le metamorfiche per aumenti di temperature che poi si ritrasformano in magma per fusione e il ciclo ricomincia La rocce si distinguono dai terreni per via delle elevata coesione che viene mantenuta anche dopo l'immersione in acqua, che è caratterizzata da elevate proprietà meccaniche.
• Con la granulometria si misurano i granuli dei sedimenti ordinandoli in classi dimensionali, con la classificazione di Udden-Wentworth ed altre. La granulometria si misura per via secca (vagliatura) o umida (sedimentazione con densimetro).
• Si pone un campione di roccia disgregata setacciato si pes il materiale rimanente, ottenendo la curva granulometrica del terreno.

Nomenclatura dei terreni

• Il nome principale è quello della componente maggiore, prefisso con sé se tra 25-50%, suffisso osa se tra 10-25% e debolmente se tra 5-10%
• Le rocce si dividono in marmi graniti travertini e pietre.
• Il marmo lucidabile comprende anche dolomie, calcari, brecce calcaree, alabastri e serpentiniti.
• Il granito comprende anche rocce magmatiche intrusive come dioriti e metamorfiche come gli gneiss.
• La pietra non lucidabile si divide in tenere/poco compatte (sedimentarie come arenarie) e dure/compatte (spacco naturale e vulcaniti/basalti).

Magmatismo e rocce magmatiche

• Rocce ignee/magmatiche per cristallizzazione del magma, effusive (rapido, grana fine) o intrusive (lento, grana grossolana). Le rocce vulcaniche si dividono in lave formatesi a causa della diminuzione della pressione in ambiente esterno alla crosta terrestre.
• Le lave si ottengono tramite degassamento del magma, le rocce piroclastiche da violente eruzioni riversando piroclastiche liberi e ceneri vulcaniche che sedimentandosi formano piroclastiti o tufi vulcanici.
• La pomice è schiuma vetrosa ricca di vescicole, cavità da rilascio posticipato di gas, bassa densità ma buon isolamento termico/acustico.
• L'ossidiana è pasta vetrosa solida e densa data dal raffreddamento rapido senza distribuzione ordinata degli atomi.
• Nelle dorsali oceaniche avviene la creazione di nuova crosta e questo magma forma appunto le ossidiane con struttura amorfa

Diagramma di Streckeisen QAPF

• Diagramma per la classificazione delle rocce ignee effusive/intrusive.
• La somma delle componenti deve restituire il 100%.
• Ai quattro spigoli A (feldspati alcalini), P (plagioclasio), Q (quarzo), F (feldspatoidi).
• Impossibile avere quarzo e feldspatoidi insieme.

Classificazione rocce ignee

• In base a quantitativo di silicio:
• Ultramafiche: <45%
• Mafiche: 45-52% (Basalto, Gabbro)
• Intermedie: 52-65% (Diorite e Ardesite)
• Felsiche: >65% (Riolite e Granito)

Magmatismo

• Serie di processi da fusione di mantello a formazione/solidificazione di rocce magmatiche.
• La fusione avviene per temperatura/pressione e acqua.

Cristallizzazione frazionata

• Segregazione dei cristalli per raffreddamento nelle camere magmatiche (serbatoi di magma) attraverso la sequenza di Bowen.
• La curva di solidus definisce la temperatura/pressione per trasformare la roccia solida in fusa (curva di liquidus per la completa fusione).

Magmatismo di dorsale

• Il magmatismo di dorsale consiste nella risalita molto forte che non consente la cristallizzazione perfetta formando sei cuscini basaltici.

Magmatismo orogenico

• Consiste nel movimento delle placche (crosta oceanica sprofonda sotto quella continentale) formando rilievi montuosi con fusione parziale/totale.
• Discontinuità di Conrad divide costa superiore e inferiore.

Magmatismo intra-placca

• Avviene nel lato interno della placca formando isolotti vulcanici (così si sono formate le Hawaii).

Rocce e ambienti sedimentari

• Le rocce sedimentarie sono molto presenti sulla crosta terrestre anche se comprendono solo il 5%.
• Le fasi del ciclo litogenetico delle rocce sono 3: degradazione meteorica ed erosione, trasporto/sedimentazione, seppellimento/diagenesi.
• La degradazione e accumulo sono da area sorgente ad area accumulo e può avvenire in due casistiche, degradazione fisica ed alterazione chimica.
• La degradazione fisica avviene per termoclastismo (termiche), crioclastismo (gelo/disgelo), aloclastismo (espansione sali) e bioclastismo (biologica).
• Alterazione chimica: scioglimento dei minerali per idratazione (ingloba acqua) ed ossidazione (minerali ferrosi).
• Erosione: direttamente proporzionale al sollevamento ed è calcolata in base alla quantità di sedimenti traportati dai corsi fluviali. La fase di trasporto avviene sia ad opera dell'aria che dell'acqua, direttamente proporzionale al flusso e densità del sedimento.
• Si identificano quindi 3 tipi di correnti: forti (v>50 cm/s), moderate e deboli (v<20 cm/s).
• La classazione è un a proprietà che ci indica la tendenza alla segregazione dei sedimenti come conseguenza della variazione di velocità del flusso mentre l'abrasione invece indica come i ciottoli vengono trasformati e smussati dopo essere stati trasportati. I bacini sedimentari sono regioni nelle quali si formano accumuli di sedimenti e rocce sedimentarie grazie ai processi di subsidenza e sedimentazione e si crea quando le placche si si allontanò tra di loro

Ambienti Sedimentari

• Ambienti sedimentari: costieri, marini e continentali, ma anche di versante (creano sgretolamento/trasporto se rocce tenere). Trasporto e deposito:
• Oltre al trasporto in soluzione ci sono altri tre tipi reptazione e rotolamento (particelle posate trasportate grazie all'azione dell'acqua), saltazione (particelle staccate momentaneamente dal fondo a causa dei moti dell'acqua) e sospensione (particelle piccole a bassa densità).
• La meandrizzazione crea piane alluvionali (erosione/sedimentazione correlati a velocità corso fluviale). Le morene glaciali hanno livello del ghiaccio che fa sedimentare, con sedimento mal classati e poco arrotondati, così come in ambito marino i flussi delle onde creano traiettorie ellittiche.

Diagenesi

• Trasformazione sedimento in roccia (sabbia in arenaria, fango in argilla, ghiaia in conglomerato).
• Avviene per compattazione (volume/porosità diminuiscono) e cementazione (minerali discioltisi negli interstizi si solidificano cementando).

Classificazione rocce sedimentarie

• In base all'origine:
• Detritiche/Clastiche (frammenti di altre rocce accumulate)
• Conglomerati (blocchi cementati)
• Arenarie (diagenesi di sabbie, quarzo)
• Argilliti (franamenti/rigonfiamenti, impermeabilizzazione)
• Biogeniche/Organogene (gusci/scheletri di organismi)
  • Carbonatiche (accumulo di carbonatici, calcite, marne/dolomie)
  • Silicee (resistente alla perforazione)
  • Carbone
• Evaporitiche/Idrochimiche

Metamorfismo e rocce metamorfiche

• Processo che modifica struttura/tessitura dei minerali (pressione/temperatura e attività dei fluidi). Fenomeni legati a tettonica delle placche (subduzione e collisione).
• Temperatura: composizione minerali importante (fondono a temperature diverse, geotermometri).
• Temperatura: importante (fondono a temperature diverse, geotermometri).
• Pressione: carico/orientata, influenza la compressione/rotazione dei minerali (aumenta con la profondità). Zone del metamorfismo:
• Subduzione (50 km di profondità)
• continentale (30-50 km)
• continentale antica (150 km la crosta si raffredda più facilmente)
• Burial, Seafloor, Shock, Contact, Regional High Pressure
• L'alternanza di strati è tipica delle rocce metamorfiche a causa delle condizioni sforzo a cui sono sottoposte.
• Terminologia rocce: Scistosità (superfici piane/ondulate), Foliazione (minerali in veli/liste diverse), Clivaggio (superfici di discontinuità).
• Classificazione rocce: scistose (grado di metamorfismo, dimensione dei cristalli, scistosità e segregazione dei minerali).

Rocce a scistosità

• Ardesia (grana fine, lastre sottili), fillade/scisto (più abbondanti), gneiss (feldspato). Granoblastiche (cristalli uniformi non lamellari, senza pressione orientata): hornfels, quarzite, marmo.
• Porfiroblastiche (argille laminate)

Geologia applicata

• Pericolosità (probabilità di occorenza collegata alla pericolosità e vulnerabilità):
• settori di impiego: ingegneria civile, urbanistica, gestione risorse, ambiente, rischi naturali. Esempi applicati:
  • stabilità dei terreni
  • gestione delle risorse idriche
  • rischi naturali (frane, terremoti e alluvioni)
  • bonifica ambientale

Cenni storichi origine e struttura della Terra

• A forma di geoide (patatoide), ha un diametro di di 6378 km ed è datato tra 4.5 e 4.6 miliardi di anni fa (rocce meteoritiche/lunari).
• Modellata da asteroidi con divisione mantello/crosta/nucleo (analisi onde sismiche e rifrazione).
• Dopo una fase fluida si è solidificata dividendo i materiali in densità (nucleo/mantello/crosta sottile). Strati:
  • crosta (pochi km, 60km soto i continenti)
  • mantello (2900 km)
  • nucleo (6378 km)
• le discontinuità: Mohorovich/Gutenberg/Lehman Temperatura/pressione crescente con la profondità, il gradiente geotermico alla base della crosta è circa 500- 700° С

Cenni di teoria e tettonica a placche

• La crosta terrestre è in continua evoluzione perché la forma e la posizione dei continenti varia nel tempo.
• La litosfera (suddivisa in placche che coinvolgono le aree continentali e oceaniche) è divisa in celle convettive che risalgono nelle dorsali oceaniche e spingono le placche adiacenti.
• L"ingestione" del materiale avviene nelle zone di subduzione.

Teoria della tettonica a zolle

• Suddivisione della crosta in 6 placche continentali e 14 placche subcontinentali.
• Eventi sismici e vulcanici intensi ai margini delle zolle.
• Terremoti tettonici più devastanti di quelli vulcanici (i più distruttivi sono più profondi).
• In Italia terremoti superficiali, in Giappone profondi

Margini delle zolle

• Divergenti/costruttivi (nuova crosta oceanica/continentale)
• Convergenti/distruttivi (distruzione crosta)
• Trasformi/Conservativi: dove le placche si muovono relativamente l'una con l'altra.

Zone di subduzione

• Scontro tra due placche di tipo arco-fossa, qui la placca che si inflette è di tipo oceanico.
• Mentre arco codigliera con placche di tipo continentale.

Zone di obduzione

• Placche continentali si accavallano (formando importanti catene).
• La fase di orogenesi forma una catena montuosa, di tipi:
  • marginali
  • alpino appeniniche
  • intercontinentali
• Le dorsali oceaniche riversano materiale da fratture e allontanamento delle placche.
• Il problema è che l'asse delle dorsali oceaniche non è continuo ma interrotto da faglie trasformi.

Vulcanesimo e terremoti

Vulcanesimo

• Rocce profonde fondono creando magma per variazioni di temperatura/pressione
• Il magma risale in superficie creando vulcani/rocce effusive.
• Le modifiche generano magmi basici (eruzioni e colate laviche) e magmi acidi (gas che crea esplosioni).
• L'Etna è il vulcano più attivo d'Europa, Stromboli che erutta ogni 20 minuti.
• Vesuvio molto pericoloso, campi flegrei con esplosioni di gas e vapore.I Terremoti sono lo scuotimento della terra causato da sforzi che superano il limite elastico.
• Vari tipi di terremoti: Tettonico (movimento delle placche)

Teremoti

• vulcanici (a causa della risalita dei magmi), di crollo/artificiali (causati dall'uomo).
• L'Italia interessata dalla Adrian Plate incontra la nostra penisola e siamo in mezzo all'incrocio della placca africana ed eurasiatica
• Italia colpita da numerosi eventi sismici.
• Punto di localizzazione del terremoto: ipocentro (fuoco, piccoli terremoti) o punto di nucleazione (grandi sismici). Tipi:
• superficiali (70 km), intermedi e profondi (300 km)
• usiamo G (accelerazione di gravità) come unità di misura.

Onde sismiche

• Di Volume (continue):
• Onde P: longitudinali (nella stessa direzione) -
• Onde S: trasversali (danneggiano gli edifici scuotendo in verticale/orizzontale)
• Superficiali (superficie terrestre):
• Onde R (Rayleigh, combinazione P-S-moto ellittico delle particelle sono distruttive), onde L (Love, oscillano parallele/perpendicolari a direzione).

Intensità e grandezza dei terremoti

• Scale di intensità misurano il danneggiamento (De Rossi-Forel, Mercalli modificata/XII scale e EMS in Europa anche la tipologia di edificio)
• Scale di magnitudo mis. L'energia rilasciata (Richter dipende strumentale scala logaritmica).

Sismometro di Wood-Anderson

• Trova gli spostamenti tra le onde p/s è un oscillatore semplice ad un grado di libertà che oscilla insieme al suolo misuro accelerazione velocità.

Meccanica delle rocce

• Conosce tramite basi teoriche e sperimentali e rappresenta la risposta alle reazioni dell'ambiente fisico circostante
• La meccanica delle rocce è strettamente legata sia alla Geologia strutturale (studio dei processi) che alla meccanica dei terreni. Le rocce possono presentare delle discontinuità che generano anisotropia si dividono in pezzi di roccia intatta discontinuità caratterizzate da scheletri legami di coesione forti: i legami covalenti

Fattori Geologici

• Origine: segmentarie ige metamorfiche
• Storia: diagenesi, tettonica, fattori ambientali, processo di alterazione vari

Proprietà rocce intatte, proprietà fisiche e proprietà indice

• POROSITÀ (% volume/volume roccia)
• influenza le caratteristiche meccaniche perché proporzionale inversamente alla densità resistenza
• POROSITÀ EFFICACE: (peso interconnessi saturi - secchi peso/Volume)
• PESO PER UNITA DI VOLUME: (Peso /Volume condizionamento da minerali

Rocce intatte

• Per le rocce intatte, sono molte le proprietà e quindi anche le corrispettive prove di laboratorio per misurare tali proprietà.

Proprietà rocce intatte

• LA PERMEABILITÀ
• VELOCITA DI PROPAGAZIONE NEL MEZZO
• DURABILITÀ
• Resistenze a compressione, trazione martello, ed altro...

Strumenti di misurazioni

• Marteletto di Schimdt
• Point Load Test
• Classificazione generale delle rocce per origine
• Classificazione delle rocce in base a resistenza a compressione
• Classificazione delle rocce in base all'alterazione, porosità deformabilità

Classificazione ammassi rocciosi RQD

• Classificazioni degli ammassi rocciosi in base a RQD ed altri.

Caratterizzazione meccanica delle rocce intatte

• Le caratteristiche meccaniche dipendono dai cristali e delle particelle di minerali, altrimenti bisogna misurare tramite prove.
• Prove di Point LOAD TEST
• TRAZIONE INDIRETTA(BRASILIANA)
• COMPRESSIONE SEMPLICE
• COMPRESSIONE TRIASSIALE

Grandezze Fondamentali

• Stati stress-strain sperimentali su provini di rocce
• Pesi, forze, ed altre grandezze su provini di rocce compongono gli stati tensivi di rottura per le rocce.

Prove su provini cilindrici e relativi diagrammi

• Tipologie di fratture
• Diagrammi sforzo deformazione
• Diagrami con tratte con deformazioni.
• Compressive, trazione, con rottura e plastiche
• Il tutto dipende dallo stress deformativi di superficie.

Prove di Creep

• Diagrammi comportamentali sono legame elasto-plastico o incrudente fragile.

AMMASSI ROCCIOSI

• L'Ammasso roccioso è una struttura composta da blocchi rocciosi separati da discontinuità e caratterizzati da una determinata resistenza. Per descrivere un'ammasso si usa un'indagine ed è in diversi passaggi a partire dalla sua geologia e dalla sua Geo struttura che costituiscono l'ammasso
• Gli ammassi formati: giunti e faglie e vari parametri di descrizione.
• Tutti questi parametri possono essere determinati sia mediante rilievi eseguiti sulle superfici dell'ammasso roccioso sia mediante sondaggi meccanici

Proprietà meccaniche dei giunti

• Parametri di deformabilità e resistenza, per proprietà superfici piani MOR-Coloumb e resistenze a taglio in ogni punto
• Proprietà meccaniche dei giunti scabri MODEL PATTON per basso sforzi
• Proprietà meccaniche dei giunti scabri modello DI LIDANY E anchaboult
• Proprietà meccaniche dei giunti scabri modello d'e BARTON CHOUMBY
• Indice di qualità dell'ammasso roccioso
• Classifiche ammassi rocciosi .

Classifica ammassi rocciosi

• Diversi tipi di di ammassi rocciosi a partire dalla classificazione DE DEERE
• classificazione ammassi rocciosi di BAINANSKYI e classificazione di BARTON

Criteri di Ruttura

• Criteri di Rottura secondo il modello DI HOOK e BROWN per gli ammassi rocciosi e loro caratteristiche, resistenze a compressione e stati di disturbo.

Meccanica del continuo

• Si parla di: posizione, forze agenti e data velocità delle particelle in movimento.
• Tutti atti tensionali seguono la meccanica dello stesso è in particolare si osserva lo stato tensionale. Il tutto tramite legami costituti stress strain(Comportamenti delle raggruppate a studio)
• Le relazioni deformazioni delle rocce hanno la meccanica del continuo e ci sono le prove di laboratorio.

Diagrammi di legge

• Legame Elastico
• Legame viscoso
• Legame plastico
• legato elasto-plastico Bingham e di Kelvin Voight
• Le reazioni delle tensioni di taglio nel materiale
• I meccanismi che sono deformativi(CATACLASI ecc)
• I livelli di rottura a cui possono aderire il materiale
• La resistenza dello stesso

Terreni

• Vanno classificati
• Studiate le proprietà degli aggregati(POROSITÀ ecc.) e le loro singole granulometrie.

Indagini

• In base al tipo di terreno è al luogo in cui c'è il possibile foro
• Di seguito bisogna fare una mappatura
• Usare acqua, sospensioni colloidali e rivestimenti per l'impianto

Metodi di perforazione

• Per i metodi di perforazione si usano tre tipi: a percussione, a rotazione, apertura trincee.
• Di seguito con i sondaggi meccanici a percussione si studiano :scalpello a valvola e scappello.

Il rotary

• Metodo Di circolare diretta
• Metodo di calore indiretta
• Stabilizzazione Dei Fori
• Per quanto riguarda le tecniche di perforazione abbiamo sondaggi con circolazione di fluido e sondaggi a secco, la circolazione del fluido combinata con l'utilizzo carotieri semplici può portare ad avere campioni dilavati Se si hanno terreni incoerenti inglobanti ghiaie o ciottoli, possono essere impiegati carotieri di maggiore diametro (200-300 mm), senza circolazione di fluido, con lo scopo di ottenere campioni più rappresentativi del terreno.

Tecniche ad acqua

• Il circolo con getto ad alta pressione pulisce il foro e l'aria compressa aiuta l'acqua. Se serve può dare maggiore attenzione al taglio.
• Le attrezzature si dividono un po di tutti tipi.

Prove Sissometriche

• Utli per la il studio delle argille in modo da capire la resistenza al rimaneggiamento

Prove Menardi

• Studiate i volumi di perforazioni fatti il più vicino possibile alla zona di rottura del macchinario.
• Analisi Delle Curve e diagrammi.

La prova spt

• Test che funziona su terreni sabbiosi ma le misurazioni vanno prese con le pinze
• Altrimenti si può arrivare a Cptu. Il tutto può avvenire sia attraverso la Cptu è il CPT. Lo scopo è quello di andare a studiare il tipo di resistenza del terreno.
• Anche il cuneo è ottimo al tal proposito, ma si adatta più che altro al limo o ad altro terreno un po' più debole rispetto alla resistenza che da la sabbia.