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GEEG Geotechnical & Environmental Engineering Group
GEEG svolge attività di ricerca basate sullo sviluppo di prove e procedure sperimentali finalizzate a migliorare la comprensione dei fenomeni con l’obiettivo di ideare soluzioni innovative e sostenibili per l’Ingegneria Civile e Ambientale. Attualmente sono in corso numerosi progetti di ricerca in collaborazione con Università, Enti di Ricerca e Imprese.
Ricerca
GEEG è sempre disponibile come promotrice o partner di progetti di ricerca. Attualmente sono in corso diversi progetti di ricerca in collaborazione con Università, Enti di Ricerca e Società.
PRODOTTI CHIMICI
Studio della composizione chimica dei prodotti, delle loro caratteristiche ed effetto dei singoli composti.
Lo studio della composizione chimica dei prodotti include l’analisi dei singoli composti in essi presenti in termini di quantità, finalità, caratteristiche chimiche, biodegradazione e impatto ambientale.
Questi studi possono essere eseguiti su uno o più prodotti sia in generale a prescindere dal loro utilizzo sia in relazione a specifiche condizioni geotecniche, chimiche e ambientali.
Classification of Foam
La prova di semivita è una delle prove di laboratorio più comunemente eseguite per la misura della stabilità di una schiuma impiegata per lo scavo di gallerie con TBM-EPB. In questo articolo abbiamo raccolto i risultati di un gran numero di prove di laboratorio eseguite negli ultimi anni su campioni di schiuma generati con diverse combinazioni di agenti schiumogeni e dosaggi. L’analisi di questi dati ci ha permesso di sviluppare un sistema di classificazione che permetta di valutare in modo semplice e diretto la capacità di un agente schiumogeno di generare una schiuma stabile nel tempo.
RISCHIO CLOGGING
Valutazione del rischio clogging e correlazione con le caratteristiche chimico/fisiche dei terreni da scavare
Lo studio dell’adesività permette di quantificare la naturale tendenza di un terreno ad aderire alle parti metalliche della TBM (utensili e carpenteria metallica della testa di scavo) e conseguentemente a prevedere l’entità del rischio clogging. Studi appositamente sviluppati permettono di valutare inoltre l’eventuale effetto benefico legato all’utilizzo di agenti condizionanti e contestualmente l’effetto di alcuni parametri caratteristici.
La realizzazione di gallerie ha assunto negli ultimi decenni una importanza cruciale nello sviluppo delle grandi infrastrutture e del sistema di trasporto urbano. Naturalmente, tanto più complesso è il contesto storico, urbano e ambientale in cui le gallerie devono essere realizzate, tanto più delicata diventerà ogni fase dello scavo. In questo articolo, scritto in occasione del World Tunnel Congress 2019 di Napoli, presentiamo i risultati di una attività di ricerca sviluppata alla Sapienza con la collaborazione dei colleghi di Metro C. L’articolo è incentrato sulla gestione del condizionamento per lo scavo meccanizzato delle gallerie con TBM, uno dei tantissimi aspetti delicati di un progetto, quello di Metro C, unico al mondo per dimensioni, importanza e complessità del contesto in cui è inserito.
World Tunnel Congress, Napoli 2019
The management of the soil conditioning process for the excavation of the Rome Metro C line
Altre pubblicazioni su questo tema di ricerca
European Conference of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Reykjavik 2019
Chemical interaction between fine-grained soil and foaming agents in tunnelling with TBM-EPB
World Tunnel Congress, Bergen 2017
Short and long term effects of chemicals on fine-grained soils
USURA
Studio dell’usura della testa della TBM e delle correlazioni con le caratteristiche del terreno e degli utensili di scavo
Lo studio delle caratteristiche morfologiche e mineralogiche del terreno, unito all’esecuzione di prove di laboratorio di abrasione e usura – alcune delle quali specificatamente messe a punto da GEEG – permettono stimare l’entità dei fenomeni legati all’usura che si verificheranno durante lo scavo in terreni a grana grossa o rocce.
Nel caso di TBM-EPB, questi studi permettono anche di evidenziare l’effetto del condizionamento, l’efficacia di un agente condizionante o valutare il dosaggio necessario a massimizzarne l’effetto lubrificante.
IMPATTO AMBIENTALE
Valutazione dell’impatto ambientale mediante studi relativi alle caratteristiche eco-tossicologiche e al rilascio degli inquinanti
La valutazione dell’impatto ambientale dei prodotti normalmente utilizzati in opere di ingegneria civile è un tema molto vasto che interessa molte discipline, dalla chimica alla biologia alla scienza dei materiali. L’attività di ricerca di GEEG si concentra sullo sviluppo di procedure sperimentali, anche speditive, per stimare i tempi di biodegradazione di queste sostanze nell’ambiente, per associare ad esse caratteristiche di ecotossicità che possano guidare lo smaltimento del terreno scavato e per valutare il rilascio di inquinanti nei vari comparti ambientali. Tutte queste attività sono propedeutiche alla redazione dei piani di utilizzo delle terre e rocce da scavo, fondamentali per evitare lo spreco di una risorsa preziosa come il suolo.
BIODEGRADAZIONE
Analisi della cinetica di biodegradazione di agenti chimici in differenti condizioni ambientali
Da tempo GEEG svolge attività di laboratorio e di cantiere in collaborazione con contractors e fornitori di agenti condizionanti al fine di misurare la cinetica di biodegradazione degli agenti chimici ad opera dei microrganismi presenti nell’ambiente. Vengono regolarmente sviluppati studi sperimentali finalizzati all’analisi dell’influenza sulla biodegradazione di differenti fattori quali, ad esempio, la temperatura, la tipologia di inoculo batterico presente nel terreno, la concentrazione dell’agente chimico e la tipologia di terreno. Attualmente sono in via di perfezionamento, e sono già state utilizzate in alcuni casi specifici, delle misure speditive da applicarsi direttamente in sito.
In questo studio abbiamo analizzato l’effetto di nanoparticelle di ferro metallico per il pre-trattamento di acque di percolazione da terreni condizionati, riprodotte in laboratorio. I risultati sperimentali hanno mostrato come le nanoparticelle possano essere utilizzati come catalizzatore eterogeneo per lo sviluppo di un processo Fenton eterogeneo, particolarmente efficace per aumentare la biodegradazione dei percolati trattati
TUNNEL BORING MACHINE
Studi relativi al funzionamento delle TBM con particolare attenzione al monitoraggio e all’ottimizzazione delle performance
GEEG svolge da tempo attività di ricerca finalizzata all’ottimizzazione delle modalità di conduzione delle TBM e delle performance di scavo. Per raggiungere questo obiettivo GEEG può contare su molteplici strumenti di gestione e analisi dei dati, dai semplici fogli di calcolo alle reti neurali, sull’esperienza acquisita seguendo numerosi cantieri e su un database di casi reali in continua espansione.
BENTONITE E POLIMERI
Studio delle principali caratteristiche chimico-fisiche dei fanghi bentonitici e dei fluidi polimerici di perforazione
GEEG conduce attività di ricerca sul tema della caratterizzazione e del recupero di terre e rocce di risulta da scavi che prevedono l’impiego di fluidi bentonitici e polimerici. L’impiego di tali fluidi è volto principalmente al sostegno degli scavi e alla rimozione sicura del materiale scavato durante le operazioni di perforazione.
I fluidi utilizzati sono costituiti principalmente da bentoniti (smectiti) sodiche costituite chimicamente e, oltre al composto principale, contengono usualmente additivi, sia inorganici sia organici, che hanno lo scopo di modificare la reologia del fluido preparato in soluzione acquosa e la sua capacità di ritenzione idrica.
Tali composti possono causare un impatto ambientale più o meno significativo ed è per questo che GEEG svolge attività di ricerca sperimentale e teorica volta a individuare i meccanismi di interazione fra i composti presenti nel fluido bentonitico e i comparti ambientali terrestre e acquatico.
MALTE DA BACKFILLING
Studi sperimentali delle caratteristiche chimiche e meccaniche dei materiali da backfilling, incluse malte bi-componenti
GEEG sviluppa attività di ricerca con lo scopo di contribuire alla comprensione dei fattori chimici e fisici che influenzano le prestazioni dei materiali da backfilling e alla standardizzazione delle procedure di prova con cui misurarle.
A queste malte sono affidate diverse funzioni, tra cui assicurare il contatto uniforme tra terreno circostante e rivestimento per evitare cedimenti e/o carichi concentrati, sostenere gli anelli del rivestimento, sopportare parte dei carichi trasmessi dalla TBM durante la spinta e integrare l’impermeabilizzazione. E’ evidente quindi la necessità che queste malte raggiungano determinati requisiti prestazionali in termini di lavorabilità, tempi di presa e caratteristiche meccaniche.
Gli studi che GEEG sta sviluppando si propongono di individuare i fattori che maggiormente influenzano le prestazioni delle miscele bicomponente, attraverso l’adozione di procedure di preparazione dei campioni ripetibili (in grado di simulare la miscelazione tra le due componenti durante l’iniezione) e prove di laboratorio per la misura delle resistenze, delle rigidezze e della durabilità di tali materiali nel tempo.
A preliminary study of the parameters influencing the perfomance of two-component backfill grout
TERRE E ROCCE DA SCAVO
Studi sperimentali delle caratteristiche geotecniche, chimiche e ambientali dello smarino per la gestione sostenibile di terre e rocce da scavo
GEEG sviluppa da anni attività di ricerca finalizzate a ripensare la gestione e il riutilizzo delle terre e rocce da scavo in un’ottica di economia circolare. Integrando le modalità di riutilizzo più comunemente proposte con modalità innovative e virtuose è possibile conferire alle terre e rocce da scavo un valore aggiunto e un significato profondo in termini di salvaguardia del territorio e mitigazione del rischio idrogeologico. Senza dimenticare il valore economico dato dal reinserimento di questi materiali all’interno di nuovi cicli produttivi.
L’ampliamento del ventaglio di opzioni per il riutilizzo a disposizione delle società e degli enti coinvolti nella progettazione e nella realizzazione di opere in sotterraneo e la condivisione di informazioni tra mondo della ricerca e stakeholder porterà sicuramente a una maggiore attenzione per l’ambiente e alla riduzione dell’impatto delle opere di ingegneria.
Queste attività di ricerca di GEEG sono in linea con i Sustainable Development Goals, promossi dalle Nazione Unite e recepiti a livello europeo e nazionale, e con i temi centrali del Programma Horizon Europe e Green Deal nei campi della Sostenibilità Industriale, Circular Economy e Sviluppo Sostenibile.
