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Numerical Modelling of Artificial Ground Freezing

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Modellazione del suolo mentre congela

La creazione di tunnel durante gli scavi sotto la terra è un'attività pericolosa che offre una copertura urbana in continua espansione. I modelli migliorati di congelamento artificiale del terreno (AGF) miglioreranno l'applicazione di questa nuova tecnica di stabilizzazione.

Cambiamento climatico e Ambiente

Comunemente, lo scavo e la costruzione sotto terra di sistemi di metropolitane o infrastrutture minerarie devono essere effettuati in terreni difficili molto vicini alle abitazioni. L'AGF di terreno saturato o parzialmente saturato è una promettente alternativa ecologica ai metodi convenzionali per stabilizzare il suolo con l'iniezione di malta di cemento. Come altre tecniche, l'AFG stabilizza il terreno e offre supporto strutturale. Impedisce inoltre l'afflusso di acqua in un sito di scavi. Il mezzo di congelamento chimico viene fatto circolare in tubazioni chiuse ed emesso nell'atmosfera oppure rimesso in circolo in modo che la falda acquifera non venga contaminata. Il progetto NUMAGF ("Numerical modelling of artificial ground freezing"), finanziato dall'UE, ha migliorato la capacità degli scienziati e degli ingegneri di prevedere gli effetti dell'AGF sui materiali granulari. Questo consentirà una migliore valutazione del tempo di fabbricazione e dei costi oltre all'ottimizzazione delle tecniche. I membri del team hanno accumulato dati estensivi assimilati durante il monitoraggio dell'AGF durante la costruzione della Linea 1 della metropolitana di Napoli. Questo ha incluso le informazioni sugli spostamenti di edifici, sui cambiamenti della temperatura del terreno e sui cambiamenti nel sistema delle falde acquifere e nelle forze sulle ancore che sostengono gli scavi. Gli scienziati hanno revisionato un modello meccanico altamente elasto-plastico non lineare di congelamento e scongelamento, e hanno sviluppato un modello termo-idro-meccanico (THM) completamente abbinato per considerare i comportamenti di progettazione dei materiali terrestri. I modelli sono stati convalidati rispetto ai dati sperimentali ottenuti durante le verifiche della cenere vulcanica da due siti a Napoli. L'AGF sta diventando una tecnologia molto promettente e importante con numerose applicazioni. Oltre che per gli scavi sotto terra, è stato utilizzato per stabilizzare pendii, recuperare campioni di terreno in modo indisturbato e mantenere il permafrost al di sotto degli edifici riscaldati. È stato inoltre stato suggerito come modo per contenere la contaminazione radioattiva della falda acquifera vicino all'impianto nucleare di Fukushima. I modelli THM del comportamento del suolo granulare durante il congelamento e lo scongelamento offerti dal progetto NUMAGF garantiranno che l'AGF sia effettuato con una valutazione preliminare basata sulla conoscenza della stabilità e della sicurezza. Sono abbondanti le applicazioni nell'ingegneria civile e mineraria. Di fronte al riscaldamento globale e alla degradazione del permafrost, anche le descrizioni del congelamento e dello scongelamento saranno accolte favorevolmente dagli studiosi del cambiamento climatico nelle regioni fredde.

Parole chiave

Suolo, effetto tunnel, scavo sotto il suolo, congelamento artificiale del terreno, tecnica di stabilizzazione, suolo saturato, congelamento chimico, falda acquifera, materiali granulari, spostamenti delle abitazioni, temperatura del terreno, congelamento

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