Calibrazione e validazione di un modello costitutivo per la rottura fragile in rocce

La conoscenza delle proprietà meccaniche delle rocce, di come queste si danneggino e di come tale fenomeno si traduca in termini di proprietà idrauliche del mezzo poroso, risulta ampio argomento di indagine in diversi campi dell’ingegneria. Il presente lavoro mira alla presentazione e alla validazione di un modello costitutivo che, sotto opportune sollecitazioni, sia in grado di riprodurre il pattern fessurativo indotto nella roccia e di coglierne, in secondo luogo, le conseguenze dal punto di vista idraulico in termini di permeabilità. Il modello presentato nell’elaborato è esposto nella formulazione in piccole deformazioni, risultando meno dispendioso dal punto di vista computazionale, ma mantenendo invariate le caratteristiche principali del modello originale, presentato da De Bellis et al., (2016a). Si tratta di un legame costitutivo in grado di riprodurre il processo di fratturazione in un geomateriale mediante minimizzazione vincolata di un potenziale energetico opportunatamente definito. Il modello, formulato negli sforzi efficaci si completa di una trattazione dal punto di vista idraulico, che mette in evidenza la correlazione esistente tra permeabilità indotta e processo di fratturazione della roccia. Si sono svolte analisi di sensitività del legame costitutivo meccanico, al variare dei parametri e della pressione di confinamento, al fine di individuarne le principali caratteristiche. Infine il modello è stato sottoposto a validazione in riferimento a dati sperimentali presenti in letteratura, riproducendo la risposta meccanica e idraulica di rocce cristalline e sedimentarie a basse porosità. Il modello è in grado di ben rappresentare le peculiarità del comportamento idro-meccanico di rocce fragili come transizione fragile-duttile, softening, fenomeno di dilatanza, legame permeabilità - dilatanza.