Environmental Geotechnics

Il corso approfondisce il ruolo dell’ingegneria geotecnica nella comprensione e mitigazione degli effetti ambientali legati al cambiamento climatico e alla transizione energetica. In particolare, si indagano i fenomeni geotecnici connessi all’’interazione tra il terreno, l’acqua e gli agenti atmosferici in scenari di crescente variabilità climatica, e si analizzano le potenzialità delle soluzioni geotecniche per la produzione e lo stoccaggio di energia rinnovabile. Vengono trattati i criteri e i metodi di analisi per l’inquadramento e la risoluzione di problemi geotecnici ambientali, con riferimento sia a casi studio reali che alle prescrizioni normative nazionali e internazionali.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE: Al termine del corso, lo studente acquisirà conoscenze approfondite sulla risposta meccanica dei terreni e delle terre in condizioni ambientali complesse e non standard. Sarà in grado di comprendere i principi di verifica e progettazione di opere geotecniche, anche in riferimento alla normativa vigente, e applicare tali conoscenze alla risoluzione di problemi ingegneristici concreti.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE: Lo studente sarà in grado di progettare e condurre analisi geotecniche di sicurezza in condizioni di parziale saturazione del terreno, oscillazioni del livello di falda, eventi meteorici intensi e applicazioni energetiche. Saprà affrontare problemi relativi a pendii naturali e artificiali, manufatti di terra, fondazioni offshore ed energetiche, attraverso approcci analitici semplificati e software di modellazione.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO: L’’autonomia di giudizio sarà sviluppata mediante esercitazioni individuali e di gruppo che richiedono studio autonomo, confronto con i colleghi e discussione critica delle soluzioni. Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di valutare criticamente le ipotesi progettuali e verificare la corretta applicazione delle metodologie apprese.

ABILITÀ COMUNICATIVE: Lo studente acquisirà la capacità di comunicare in modo chiaro e tecnicamente corretto i contenuti del corso, sia in forma scritta (tramite relazioni tecniche) che orale (durante presentazioni e l’esame finale). Sarà in grado di utilizzare un linguaggio tecnico appropriato per illustrare progetti, analisi e risultati.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO: Il corso mira a sviluppare una solida base metodologica che consenta allo studente di affrontare con autonomia lo studio di tematiche più avanzate nel campo della geotecnica ambientale, sia nell’ambito di percorsi di studio successivi sia nell’attività professionale continuativa.

INTRODUZIONE DELLA SOSTENIBILITA’ E SVILUPPO SOSTENIBILE
Definizioni e principi generali. Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDGs) e ruolo dell’ingegneria geotecnica.

TERRENI PARZIALMENTE SATURI: PRINCIPI FONDAMENTALI
Definizioni, capillarità e tensioni alla Bishop. Curva di ritenzione idrica del terreno. Proprietà idro-meccaniche dei terreni parzialmente saturi. Fenomeno del collasso di saturazione. Interazione tra terreno e atmosfera (evaporazione/infiltrazione).

FENOMENI ACCOPPIATI E FORMULAZIONE DEI MODELLI
Equazioni di bilancio della massa, dell’energia e del moto. Concetti base della modellazione termo-idro-meccanica. Condizioni al contorno.

APPLICAZIONI DI INGEGNERIA AMBIENTALE
Consolidazione in condizioni sature e parzialmente sature. Trasporto di contaminanti nel sottosuolo. Congelamento naturale e artificiale dei terreni. Effetti del gelo e del disgelo nelle strutture geotecniche.

GEOTERMIA E GEOSTRUTTURE ENERGETICHE
Principi di geotermia e trasmissione del calore. Sistemi geotermici superficiali e profondi. Fondazioni, diaframmi e gallerie energetiche. Progettazione termica del sistema di tubi scambiatori di calore nelle geostrutture energetiche.

FONDAZIONI OFFSHORE
Tipologie di fondazioni per impianti offshore. Condizioni ambientali marine e loro effetti sulla progettazione. Problematiche geotecniche specifiche.

È richiesta la conoscenza dei fondamenti di geotecnica e progettazione geotecnica.

Il corso prevede 60 ore di didattica frontale.

L’attività didattica si articola in una combinazione di lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche svolte in aula, affiancate da esercizi assegnati agli studenti, la cui soluzione viene successivamente discussa e verificata. Le esercitazioni, finalizzate anche alla redazione di semplici progetti applicativi, sono pensate per favorire la comprensione e la risoluzione di problematiche inerenti la pratica progettuale in ambito geotecnico ambientale.

E’ prevista un’attività pratica nel laboratorio di geotecnica, nella quale gli studenti devono progettare, realizzare e interpretare un esperimento di caratterizzazione dei terreni.

L’acquisizione delle conoscenze e competenze previste dal corso è verificata mediante una valutazione continua e finale, coerente con gli obiettivi formativi e i Descrittori di Dublino.

(1) colloqui individuali con il docente (ricevimento settimanale), finalizzati a verificare la comprensione teorica degli argomenti trattati e a fornire un supporto personalizzato;
(2) la revisione degli esercizi e delle attività applicative assegnate, utilizzate per valutare la capacità di applicare conoscenze e di sviluppare autonomia di giudizio e capacità di problem solving.

L’esame finale prevede:

(1) una prova orale, durante la quale lo studente è invitato a rispondere a domande su tutti gli argomenti trattati nel corso, inclusi gli esercizi e i casi applicativi svolti. La prova mira ad accertare la padronanza dei contenuti, la capacità di ragionamento critico, e la chiarezza espositiva con l’uso appropriato del linguaggio tecnico;
(2) la valutazione di un progetto applicativo individuale o di gruppo, sviluppato durante il corso, che evidenzi la capacità di affrontare problemi complessi di ingegneria geotecnica ambientale, anche mediante strumenti di modellazione o approcci quantitativi.

La valutazione finale è espressa in trentesimi e tiene conto: della conoscenza dei contenuti teorici (Descrittore 1), della capacità di applicarli a casi concreti (Descrittore 2), della capacità di giudizio autonomo (Descrittore 3), delle abilità comunicative (Descrittore 4), e dell’attitudine all’apprendimento autonomo (Descrittore 5).

D. Banks (2008) An Introduction to thermogeology, Blackwell Publishing.

R. W. Sarsby (2013) Environmental Geotechnics. ICE publishing.

J. Bear & A.H.D Cheng (2010) Modeling Groundwater Flow and Contaminant Transport. Springer

Laloui, L., & Loria, A. F. R. (2019). Analysis and design of energy geostructures: theoretical essentials and practical application. Academic Press.

L’orario di ricevimento è definito dal docente all’inizio del semestre didattico, in accordo con gli studenti. Per ulteriori informazioni, contattare direttamente il docente.

Per maggiori informazioni consultare la pagina GOMP relativa all’anno accademico di riferimento, dove è possibile scaricare la Scheda completa dell’Insegnamento.