Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
ELISA MAMMOLITI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM14] ENVIRONMENTAL ENGINEERING Master Degree (2 years) - [IM14] INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO
Dipartimento: [040008] Dipartimento Scienze e Ingegneria della Materia, dell'Ambiente ed UrbanisticaDepartment: [040008] Dipartimento Scienze e Ingegneria della Materia, dell'Ambiente ed Urbanistica
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2021-2022
Anno regolamentoAnno regolamento: 2020-2021
Obbligatorio
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: GEO/03 - GEOLOGIA STRUTTURALE
INGLESE
ENGLISH
Conoscenze base di meccanica, geometria ed analisi matematica
Basic knowledge of mechanics, geometry and mathematical analysis
Lezioni: 48 ore
Lectures: 48 hours
La progettazione di infrastrutture che interagiscono con l'ambiente implica una piena comprensione delle caratteristiche geologiche del sito di costruzione per minimizzare i rischi per le attività umane e i danni alle costruzioni esistenti. La capacità di anticipare la risposta dell'ambiente alla costruzione di scavi, gallerie, rilevati stradali, impianti di smaltimento rifiuti pericolosi è particolarmente necessaria in condizioni geologicamente complesse come nelle regioni del Sud Europa, dove la tettonica ha largamente influenzato la geologia dell'ambiente.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
I futuri ingegneri ambientali saranno in grado di applicare i metodi della geologia strutturale e della geomeccanica per descrivere e comprendere le principali caratteristiche geologiche del sito da considerare per la progettazione. La mappatura delle discontinuità è il primo passo nel processo di definizione del modello del terreno, ed è totalmente propedeutica alla selezione dei possibili stati limite da considerare per giudicare l'idoneità di qualsiasi sito di costruzione. Vengono presentati i metodi della geologia strutturale e vengono evidenziate le loro applicazioni nella meccanica delle rocce/ingegneria delle rocce in particolare attraverso l'osservazione delle faglie e dei giunti e molti casi di studio in cui le caratteristiche della geologia influenzano l'approccio ingegneristico alla progettazione degli impianti.
Competenze trasversali.
La geologia strutturale sarà complementare ad altri corsi, in particolare l'ingegneria geotecnica ambientale, la stabilità dei pendii, per il suo contributo alla comprensione della cinematica del sito e dei meccanismi di deformazione su micro e macro scala che la controllano. La geologia strutturale permette una migliore comprensione dell'origine, della cronologia e del comportamento meccanico delle discontinuità, e quindi una più accurata caratterizzazione e classificazione degli ammassi rocciosi.
Knowledge and Understanding.
The design of infrastructures interacting with environment implies a full understanding of the geological characteristics of the construction site to minimize risks for human activities and damage of existing constructions. The ability to anticipate the response of the environment to the construction of excavations, tunnelling, road embankments, dangerous waste disposal plants is particularly needed in geologically complex conditions likewise in the regions of South Europe, where tectonics largely influenced the geology of the environment.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The perspective environmental engineers will be able to apply the methods of structural geology and geomechanics to describe and understand the main geological features of the site to be considered for design. The mapping of discontinuities is the first step in the process of the definition of the ground model, and is totally propaedeutic to the selection of the possible limit states to be considered for judging the suitability of any construction site. Methods of structural geology are presented and their applications in rock mechanics/rock engineering are highlighted in particular through the observation of faults and joints arrest and many case studies where geology features influence the engineering approach to plants design.
Transversal Skills.
Structural geology will be complementary to other courses, specifically environmental geotechnical engineering, slope stability, for its contribution to the understanding of the kinematics of the site and of the controlling micro and macro scale deformation mechanisms. Structural geology allows a better understanding of the origin, the chronology and the mechanical behaviour of discontinuities, and therefore a more accurate rock mass characterization and rock mass classification.
Introduzione: Classificazione delle rocce e ciclo delle rocce; principi di base della tettonica e della stratigrafia.
GEOLOGIA STRUTTURALE:
Sforzo e deformazione: definizione di sforzo e deformazione; deformazione fragile e duttile; sforzo omogeneo ed eterogeneo, dilatazione, taglio puro e semplice; sforzo longitudinale, taglio s.; s. incrementale, s. finito, sforzo in 2D e in 3D, diagramma di Flinn.
Meccanica del continuo (principi di base): stress, stress normale e di taglio, assi di stress principali, tipi di stress e importanza delle misure di stress per la progettazione ingegneristica.
Fratture e deformazione fragile: nomenclatura, sistemi, fratture a trazione, fratture ibride estensione/taglio, faglie, deformazione fragile; fratture di tipo I, II e III; giunti, struttura a plume, rugosità; rapporto d'aspetto, fratture legate e non legate a strati, spaziatura, apertura, lunghezza, densità della frattura; parametri che controllano la densità della frattura.
Definizione ed elementi geometrici di base; f. dip-slip (f. normale e inversa). Strike-slip f. (laterale destra e sinistra); definizione di: footwall, hanging wall, cut off line, ramp, flat, footwall cut offs, hanging wall cut offs; fault zone architecture, fault core, fault damage zone; struttura di permeabilità delle faglie; fault jogs, jogs compressivi e estensionali; relazioni tra gli assi principali dello stress e la cinematica delle faglie; faglie sintetiche, antitetiche e coniugate; rigetto delle faglie;
Pieghe: morfologia, classificazioni; meccanismi di ripiegamento, buckling, bending, fault-bend folding, fault-propagation folding, detachment folding; ripiegamento multistrato; ruolo del contrasto di viscosità; ripiegamento armonico, poli-armonico e disarmonico.
Carte geologiche: tipi di confini geologici; unità litostratigrafiche; relazioni tra superfici geologiche e topografia; sezioni geologiche; pieghe di tuffo e loro espressione cartografica. Tipi di faglie e loro espressione cartografica. Esempi di applicazioni per problemi di ingegneria ambientale (es. la scelta migliore per l'ubicazione degli impianti di rifiuti e problemi correlati dovuti alle condizioni geologiche).
GEOLOGIA INGEGNERISTICA:
Ingegneria geologica e geomeccanica: definizione e ruolo dell'ingegneria geologica, obiettivi e scopi. Influenza dei fattori geologici sui problemi geotecnici.
Proprietà fisiche e meccaniche delle rocce: roccia e suolo; masse rocciose; caratteristiche fisiche e meccaniche delle rocce: proprietà fisiche delle rocce intatte; classificazione delle rocce per scopi geotecnici.
Alterazione delle rocce: processi di alterazione, alterazione di rocce intatte e di ammassi rocciosi.
Acque sotterranee: influenza sul comportamento degli ammassi rocciosi, acque sotterranee ed effetto dell'acqua sulle proprietà degli ammassi rocciosi.
Discontinuità: tipi e caratteristiche delle delle discontinuità, resistenza al taglio dei piani di discontinuità, Jv;
Sistemi di classificazione degli ammassi rocciosi: RMR, GSI, RQD.
Criterio di Barton e Choubey: JCS e JRC; resistenza degli ammassi rocciosi: criterio di Hoek e Brown, criterio di Mohr Coulomb.
Attitudine di elementi planari e lineari e loro rappresentazione su proiezioni stereografiche: strike, direzione di immersione, angolo di immersione di elementi planari; tendenza e immersione di elementi lineari; uso dell'emisfero inferiore, proiezioni ad area uguale e ad angolo uguale. Principi di base dell'analisi cinematica.
Carte tematiche: Carte geo-ingegneristiche, carte idrogeologiche e carte di pericolosità sismica; metodo di mappatura e raccolta dati; applicazioni.
Piano di Assetto Idrogeologico Italiano (PAI): scopo e struttura del piano
Esercitazioni: carte e sketch geologici, proiezioni stereografiche, analisi cinematica dei pendii
Introduction: Classification of rocks and rock cycle; basic principles of tectonics and stratigraphy.
STRUCTURAL GEOLOGY:
Strain and deformation: definition of strain and deformation; brittle and ductile deformation; homogeneous and heterogeneous strain, dilation, pure and simple shear; longitudinal strain, shear s.; incremental s., finite s., strain in 2D and in 3D, Flinn diagram.
Continuum mechanics (basic principles): stress, normal and shear stress, principal stress axes, types of stress and the importance of stress measurements for engineering design.
Fractures and brittle deformation: nomenclature, systems, tensile fractures, hybrid extension/shear fractures, faults, brittle deformation; mode I, II and III fractures; joints, plumose structure, roughness; aspect ratio, stratabound and non-stratabound fractures, spacing, aperture, length, fracture density; parameters controlling fracture density.
definition and basic geometric elements; dip-slip f. (normal and reverse f.). Strike-slip f. (right- and left-lateral); definition of: footwall, hanging wall, cut off line, ramp, flat, footwall cut offs, hanging wall cut offs; fault zone architecture, fault core, fault damage zone; permeability structure of fault zones; fault jogs, compressive and extensional jogs; relationships between principal stress axes and fault kinematics; conjugate, synthetic and antithetic faults; fault displacement;
Folds: morphology, classifications; folding mechanisms, buckling, bending, fault-bend folding, fault-propagation folding, detachment folding; multilayer folding; role of viscosity contrast; harmonic, poly-harmonic and disharmonic folding.
Geological maps: types of geological boundaries; lithostratigraphic units; relationships among geological surfaces and topography; geological sections; Plunging folds and their map expression. Fault types and their map expression. Examples of applications for environmental engineering problems (i.e the best choice for waste plants location and related problems due to geological conditions).
ENGINEERING GEOLOGY:
Geological engineering and Geomechanics: definition and role of the geological engineering, objectives and scopes. Influence of geological factors on geotechnical problems.
Physical and mechanical properties of rocks: rock and soil; rock masses; physical and mechanical characteristics of rocks: physical properties of intact rock; rock classification for geotechnical purposes.
Weathering of rocks: weathering processes, weathering of intact rock and weathering of rock masses.
Groundwater: influence on rock mass behavior, groundwater and the effect of water in the properties of rock masses.
Discontinuities: types of discontinuities, characteristics of discontinuities, shear strength of discontinuity planes, Jv;
Rock mass classification systems: RMR, GSI, RQD.
Barton and Choubey criterion: JCS and JRC; rock mass strength: Hoek and Brown criterion, Mohr Coulomb criterion.
Attitude of planar and linear elements and their representation on stereographic projections: strike, dip direction, angle of dip of planar features; trend and plunge of linear features; use of lower hemisphere, equal-area and equal-angle projections. Basic principles of kinematic analysis.
Thematic geo-maps: Engineering geological maps, hydrogeological maps and seismic hazard maps;mapping method and data collection; applications.
Piano di Assetto Idrogeologico Italiano (PAI): purpose of the plan; landslide and flood hazard.
Exercises:
Exercises on geological maps: geological sketch, relationships among geological surfaces and topography, reading and interpretation of existing geological maps and sections.
Representation of planar and linear elements’ attitude on stereographic projections. Kinematic analysis
Il livello di conoscenza e comprensione degli studenti sarà valutato attraverso la valutazione di una serie di esercizi pratici che saranno assegnati settimanalmente durante il corso, così come da un esame orale finale. Gli esercizi si concentreranno sulle carte geologiche (relazioni tra superfici geologiche e topografia; costruzione di linee d'attacco; sezioni geologiche), la rappresentazione dell'assetto di elementi planari e lineari su proiezioni stereografiche, parametri di pieghe e faglie, così come la revisione bibliografica per casi pratici.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Per superare l'esame con successo, lo studente deve dimostrare una buona comprensione dei principi fondamentali della disciplina, così come una capacità di risoluzione dei problemi (testimoniata dagli esercizi di cui sopra).
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale sarà dato in /30, eventualmente cum laude (per risultati eccezionali).
Criteri di attribuzione del voto finale.
La valutazione finale terrà conto delle conoscenze acquisite in tutti gli argomenti del corso e dei risultati degli esercizi. Il massimo dei voti sarà dato agli studenti che dimostreranno una profonda comprensione degli argomenti del corso, utilizzando un vocabolario tecnico appropriato e competente nell'esame orale.
Learning Evaluation Methods.
The level of knowledge and understanding of the students will be assessed by the evaluation of a series of practical exercises that will be assigned weekly during the course, as well as by a final oral exam. The exercises will focus on geological maps (relationships among geological surfaces and topography; strike line construction; geological sections), the representation of planar and linear elements’ attitude on stereographic projections, fold and fault parameters as well as bibliographic review for pratical cases.
Learning Evaluation Criteria.
In order pass the exam successfully, the student should demonstrate a good comprehension of the fundamental principles of the discipline, as well as a problem-solving ability (testified by the exercises mentioned above).
Learning Measurement Criteria.
The final mark will be given in /30, possibly cum laude (for outstanding results).
Final Mark Allocation Criteria.
The final evaluation will take into account of the knowledge acquired in all the topics of the course and of the results of the exercises. Maximum marks will be given to students demonstrating a deep understanding of the topics of the course, using an appropriate, competent technical vocabulary in the oral exam.
• Fossen, H. (2016). Structural geology. Cambridge University Press.
• De Vallejo, L. G., & Ferrer, M. (2011). Geological engineering. CRC Press.
• Lisle R. J., Brabham P., Barnes J. W. (2011). Basic Geological Mapping, 5th Edition. Wiley, New York.
Lecture slides available online at: https://learn.univpm.it
Exercises available online at: https://learn.univpm.it
• Fossen, H. (2016). Structural geology. Cambridge University Press.
• De Vallejo, L. G., & Ferrer, M. (2011). Geological engineering. CRC Press.
• Lisle R. J., Brabham P., Barnes J. W. (2011). Basic Geological Mapping, 5th Edition. Wiley, New York.
Lecture slides available online at: https://learn.univpm.it
Exercises available online at: https://learn.univpm.it
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2021-2022
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427