Analisi integrata dello stato tensionale negli ammassi rocciosi dei bacini marmiferi apuani: rilievi geomatici, misure di stress in situ e modellazione numerica avanzata

La caratterizzazione geomeccanica degli ammassi rocciosi rappresenta un elemento fondamentale per la valutazione della stabilità e per la gestione delle attività estrattive in contesti complessi quali i bacini marmiferi delle Alpi Apuane. In tali ambienti, l’interazione tra assetto strutturale, condizioni geomeccaniche locali e stato tensionale tridimensionale determina la risposta deformativa degli ammassi e influisce in modo significativo sulla sicurezza dei fronti di coltivazione, sia a cielo aperto che sotterranei. Nonostante la rilevanza scientifica e applicativa del problema, la letteratura internazionale evidenzia tuttora una carenza di studi integrati che combinino misure sperimentali dirette dello stato di stress, rilievi geomatici ad alta risoluzione e modellazione numerica tridimensionale calibrata su dati reali. In questo quadro si inserisce la presente ricerca di dottorato, che ha come obiettivo generale lo sviluppo, l’applicazione e la validazione di una metodologia multidisciplinare per la determinazione e l’interpretazione dello stato tensionale in ammassi rocciosi carbonatici metamorfici, con particolare riferimento alla sua integrazione nei processi di analisi di stabilità e di supporto alla pianificazione mineraria. Il lavoro combina approcci sperimentali, geomatici e numerici, con l’intento di ridurre le incertezze tipiche delle indagini condotte in contesti geologici fortemente discontinui. L’attività sperimentale è basata sull’impiego di celle triassiali CSIRO HI (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation – Hollow Inclusion), una delle tecnologie più affidabili per la misura diretta dello stato di stress in situ mediante la tecnica dell’overcoring. Sono state analizzate nel dettaglio le procedure operative, le condizioni di installazione, l’elaborazione dei segnali di strain e la determinazione del tensore di sforzo, affrontando anche problematiche specifiche quali la gestione di campioni parzialmente danneggiati e la stima dell’incertezza dei risultati. Parallelamente, dati derivanti da rilievi topografici ad alta risoluzione ottenuti tramite Laser Scanning Terrestre (TLS) e fotogrammetria da Aeromobile a Pilotaggio Remoto (UAV – Unmanned Aerial Vehicle) sono stati acquisiti in differenti siti estrattivi. Questi dataset tridimensionali hanno permesso la caratterizzazione geometrica dei fronti di cava, la descrizione dei sistemi di discontinuità e la costruzione di modelli digitali dettagliati da utilizzare come base per la modellazione numerica. La fase di modellazione è stata condotta mediante codici agli elementi finiti (Finite Element Method – FEM) e agli elementi distinti (Distinct Element Method – DEM), con l’obiettivo di simulare lo stato tensionale ed il comportamento deformativo degli ammassi rocciosi in condizioni reali. I modelli numerici sono stati realizzati integrando parametri litotecnici e dati geostrutturali, e calibrati con i risultati delle misure CSIRO HI. La metodologia proposta è stata applicata e verificata su diversi casi di studio rappresentativi dell’area apuana, comprendenti cave di marmo sotterranee, versanti rocciosi e fronti a cielo aperto. Il confronto tra evidenze sperimentali, rilievi geomatici e modelli numerici ha consentito di valutare la robustezza dell’approccio integrato e di identificare i principali fattori che controllano la distribuzione delle tensioni e l’insorgenza di meccanismi di instabilità. I risultati complessivi delineano un contributo originale alla geomeccanica applicata, dimostrando che la combinazione di misure dirette dello stress, rilievi topografici tridimensionali e modellazione avanzata permette di migliorare significativamente l’affidabilità delle analisi in ambito estrattivo e di fornire strumenti operativi innovativi a supporto della sicurezza e della pianificazione mineraria.