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ELEMENTI DI GEOMORFOLOGIA E GEOLOGIA APPLICATA

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2022/2023
Docente
PAOLO CIAVOLA
Crediti formativi
6
Periodo didattico
Secondo Semestre

Obiettivi formativi

Il corso rappresenta il primo e unico insegnamento di Scienze della Terra nell'ambito del corso di laurea triennale ed esamina argomenti diversi della geologia e della geomorfologia.

L'obiettivo principale del corso è fornire agli studenti le conoscenze di base sulle Scienze della Terra e favorire la comprensione dei processi che ne costituiscono il fondamento. In particolare, lo scopo primario del corso concerne l'apprendimento dei meccanismi di formazione della terra, dei processi endogeni, della formazione e modificazione delle rocce, dei processi esogeni e come essi influenzano l'evoluzione del paesaggio, dei cambiamenti climatici e dei principali rischi ambientali. In quest’ultimo ambito, verranno fornite conoscenze di base che permettano al futuro ingegnere di comprendere il ruolo della geologia nella definizione del modello geologico-tecnico del sottosuolo in diversi contesti geologici. Le conoscenze di base fornite durante il corso saranno sempre accompagnate da esempi pratici, con lo scopo di consentire una piena comprensione della teoria. Gli esempi sono utili anche per spiegare in che modo le conoscenze teoriche siano derivate dall'osservazione diretta dei processi e/o dei loro effetti sul paesaggio e per comprendere, quindi, la complessità e l'interdipendenza di tutti i fenomeni naturali.

Le principali conoscenze acquisite saranno relative agli argomenti elencati sotto:

1) acquisire elementi di base sulla formazione della terra (processi endogeni) e delle rocce, come esse si sono modificate nel passato e come si modificano tutt’oggi;

2) principali metodologie per il riconoscimento macroscopico delle rocce;

3) conoscenze riguardanti i processi naturali che modellano il paesaggio, in che modo essi sono stati in grado di plasmare il territorio e come ancora oggi lo modificano, sia sulle terre emerse e nel sottosuolo, sia al confine tra la terra e il mare sia, infine, sul fondo degli oceani;

4) conoscenze delle tecniche di base per lo studio, l'osservazione e il monitoraggio dei fenomeni che avvengono sulla superficie terrestre e al suo interno;

5) conoscenze di base per affrontare il tema dei cambiamenti climatici;

6) descrivere e quantificare le principali caratteristiche fisico-meccaniche di terre, rocce e ammassi rocciosi;

7) utlizzare le informazioni fornite dalle principali indagini geognostiche per la ricostruzione del modello geologico del sottosuolo;

8) affrontare lo studio dei processi di instabilità dei versanti in terra e in ammassi rocciosi.

Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:

1) riconoscere le rocce da un punto di vista macroscopico e capire come esse sono in relazione con i paleo-ambienti di formazione e con gli attuali processi esogeni ed endogeni;

2) comprendere che l'evoluzione della terra è derivata dalla somma di numerosi processi tra di loro interrelati, e che tali processi sono tuttora in grado di modificare e influenzare l'ambiente in cui viviamo;

3) osservare il territorio con uno sguardo che sia contemporaneamente competente e critico, per capire appieno i macro fenomeni che ci circondano e come tali fenomeni sono in relazione gli uni con gli altri;

4) acquisire una maggiore consapevolezza dei motivi che guidano le scelte politiche sui temi ambientali attinenti alle scienze della terra;

5) capire quali sono i principali rischi ambientali e come essi sono strettamente legati alle attività dell'uomo;

6) comprendere il ruolo della geologia nella costruzione di un modello geologico-tecnico per utilizzarlo correttamente sia in ambito di valutazione delle condizioni di stabilità dei versanti che nella realizzazione di opere di ingegneria.

Prerequisiti

Non sono necessarie specifiche conoscenze acquisite in precedenti corsi, è comunque importante avere conoscenze di base di chimica inorganica e di fisica. Il corso non è idoneo per studenti che non provengano dai corsi di laurea in Ingegneria Civile o Ingegneria Civile e Ambientale.

Contenuti del corso

Elementi di Geomorfologia (30 ore)-Prof. P. Ciavola

1. Cenni di geologia generale, meccanismi di formazione e principali caratteristiche delle rocce (7.5 ore)

La formazione della terra, il vulcanismo, la tettonica delle placche, pieghe e faglie, le rocce ignee (intrusive ed effusive) e le rocce sedimentarie. Riconoscimento macroscopico delle rocce, con osservazione diretta di campioni di roccia.

2. Le terre emerse e i fenomeni di denudamento in massa (2.5 ore)

L’evoluzione del paesaggio e le strutture tettonico-stratigrafiche. I processi di alterazione chimico-fisica delle rocce, i principali tipi di suolo nei differenti contesti climatici. L’erosione del suolo.

3. I corsi d'acqua e la loro evoluzione (2.5 ore)

Definizione e formazione dei corsi d'acqua, il trasporto dei sedimenti operato dai fiumi, evoluzione del paesaggio determinata dai corsi d’acqua e morfologie a essi associate. I delta e gli estuari, loro classificazione ed esempi.


4. Le coste basse e sabbiose e la protezione dei litorali (5 ore)

Definizione delle coste basse e sabbiose, la classificazione morfodinamica e i principali parametri associati al moto ondoso e alle caratteristiche della spiaggia. Le maree. Le frecce litorali e le isole barriera, le paludi salate. Metodi di monitoraggio e protezione dei litorali.

5. Cenni di geologia marina e oceanografia (2.5 ore)

La geologia marina, con particolare riferimento ai meccanismi di formazione delle morfologie sommerse, delle scarpate continentali e dei canyon sottomarini. Cenni di oceanografia.

6. Cenni di telerilevamento (5 ore)

Definizioni e principali tecniche di telerilevamento, esempi di applicazioni pratiche in differenti contesti ambientali e per finalità diverse. Esempi specifici per il monitoraggio della fascia costiera e dei corsi d’acqua.

7. I ghiacciai (2.5 ore)

Definizioni, movimento dei ghiacciai e modellazione del territorio, osservazione delle forme del territorio per ricostruire i movimenti dei ghiacciai al tempo delle glaciazioni.

8. I cambiamenti climatici (2.5 ore)

Componenti del sistema terra che influiscono sul clima, il Nino e la Nina, le glaciazioni, il buco dell’ozono, le piogge acide e il ciclo del carbonio. Innalzamento del livello del mare e le stime dell'ultimo rapporto IPCC. I rischi connessi con i cambiamenti climatici.


Elementi di Geologia applicata (30 ore) -
1. Introduzione (1 ora)
La geologia applicata nella mitigazione dei rischi geologici; la geologia applicata alle opere di ingegneria civile in superficie ed in sotterraneo. Il modello geologico-tecnico del sottosuolo.

2. Caratteristiche e proprietà dei terreni, delle rocce e degli ammassi rocciosi (19 ore)
Caratteristiche fisiche dei terreni e delle rocce. Principali sistemi di classificazione delle terre: proprietà indice dei terreni; granulometrie e aerometrie; limiti di Atterberg. Caratteristiche meccaniche della matrice rocciosa: prova compressione uniassiale, triassiale in roccia. Criterio di Hoek & Brown per la matrice rocciosa; la resistenza al taglio delle discontinuità: il criterio di Patton, il criterio di Barton-Bandis; gli ammassi rocciosi: definizione, comportamento, classificazioni geomeccaniche (RMR, Q-system, GSI); il criterio generalizzato di Hoek & Brown. Esempi di applicazioni a scavi in sotterraneo.
3. Indagini geognostiche in sito (4 ore)
Finalità e principi. Esplorazione geologica del sottosuolo: sondaggi, prove in sito, monitoraggi. Introduzione alle indagini geognostiche dirette (prove STP, CPT, CPTU).
4. I processi di instabilità dei versanti (6 ore)
Le frane, fattori predisponenti e innescanti, classificazione di Cruden & Varnes, presentazione di alcuni esempi significativi. Esempi di cartografia tematica della regione Emilia-Romagna. Esempi di casi di studio.

Metodi didattici

Il corso è organizzato nel seguente modo:
lezioni teoriche su tutti gli argomenti del corso.

Qualora l'emergenza sanitaria COVID-19 lo imponga, le lezioni e le esercitazioni di riconoscimento rocce verranno svolte in modalità teledidattica.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'obiettivo della prova d'esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. L'esame consiste altresì nella verifica della capacità dello studente di mettere in rapporto le conoscenze acquisite in una visione d'insieme.

L'esame consiste in una prova scritta.

La prova scritta è suddivisa in due parti.

Una prima parte di riconoscimento e descrizione di un campione di roccia. La prova sarà valutata in termini di idoneità: se il riconoscimento della roccia verrà fatto in modo corretto, lo studente sarà idoneo, altrimenti sarà non idoneo.

L'Idoneità sarà assegnata allo studente che soddisfi tutti e tre i seguenti requisiti:

1) Individuare in modo corretto il nome del campione consegnato durante l’esame;
2) Descrivere le caratteristiche macroscopiche del campione di roccia in modo dettagliato;
3) Definire e descrivere il probabile ambiente di formazione del campione di roccia.

Una seconda parte dell’esame è composta di sei domande, del valore di 5 punti ciascuna, su tutti gli argomenti del corso (ambedue i moduli didattici). Il voto massimo è di 30/30. La prova sarà ritenuta superata se lo studente avrà ottenuto il punteggio minimo di 18/30.

Superamento dell'esame: per superare l'esame è necessario ottenere sia l'idoneità sia il voto minimo di 18/30 nella seconda parte della prova scritta.

In fase di correzione del compito, i docenti assegneranno la lode se e solo se lo studente avrà raggiunto 30/30 e contestualmente avrà dimostrato di aver compreso compiutamente gli argomenti del corso e come essi sono in relazione tra di loro. Sarà pertanto premiato con la lode lo studente che, oltre a dimostrare di aver acquisito le conoscenze di base, sarà in grado di fornire esempi e di compiere ragionamenti trasversali tra le tematiche trattate, come evidenziato negli obiettivi formativi.

Nel caso si rifiuti il voto, benché sufficiente, lo studente dovrà sostenere nuovamente l'esame su tutto il programma, incluso il riconoscimento rocce.

Qualora l'esame non possa essere svolto in presenza causa l'emergenza sanitaria, potrà essere sostituito da una prova orale svolta in remoto.

Testi di riferimento

Appunti forniti dai docenti (pdf delle lezioni) e appunti presi durante le lezioni. Durante le lezioni verrà indicato di volta in volta dove poter approfondire gli argomenti trattati, sulla base dei più recenti aggiornamenti della letteratura scientifica di riferimento.

Argomenti specifici possono essere approfonditi sui seguenti testi.

L. GONZÁLEZ DE VALLEJO (2005), Geoingegneria, Pearson Italia Ed.

G. SAPPA (2019) Geologia Applicata, CittàStudi Ed.
http://www.cittastudi.it/catalogo/scienze/geologia-applicata-3544