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CLU_STAR

Geomeccanica CLU_STAR

categoria:Software Geo&Soft / Geomeccanica
marca:GEo&Soft
articolo:CLU_STAR
 

Cluster analysis e stabilità dei fronti in roccia

È un programma per l'archiviazione, l'elaborazione e la restituzione grafica dei rilievi geostrutturali, in grado di identificare le famiglie principali di discontinuità, di effettuare l'analisi di stabilità dei cunei e di determinare il tensore di permeabilità anisotropa della massa rocciosa.

Il programma è dotato di un'interfaccia utente particolarmente semplice e d'immediato apprendimento: le procedure di compilazione delle schede dei rilievi geostrutturali, in particolare, sono realizzate in modo da ottenere il duplice risultato di minimizzare il tempo d'introduzione dei dati e di ridurre la possibilità di commettere errori.
L'inserimento dei dati avviene, infatti, attraverso una finestra di dialogo che effettua il controllo della congruenza dei valori introdotti con gli intervalli ammissibili per i dati richiesti. Per i dati non numerici, quali ad esempio la descrizione dei litotipi, il programma utilizza procedure automatiche di presentazione a video delle legende esplicative ed altre di verifica del dato introdotto.

CLU_STAR utilizza l'immersione e l'inclinazione dei giunti per il riconoscimento delle famiglie principali, ed i parametri di apertura e resistenza al taglio lungo le discontinuità per l'assegnazione alle diverse famiglie dei parametri caratteristici.
Il trattamento dei dati si sviluppa attraverso un procedimento interattivo articolato in fasi differenti. La cluster analysis, cioè il riconoscimento delle famiglie di discontinuità, viene effettuata mediante procedure di clustering gerarchico e non gerarchico derivate dall'analisi multivariata, applicate però ad uno spazio bidimensionale sferico anziché al classico spazio cartesiano n-dimensionale.

Le modalità di clustering disponibili permettono di orientare le procedure di aggregazione al riconoscimento di insiemi compatti adatti alla soluzione di problemi geomeccanici (calcolo di stabilità dei cunei), o al riconoscimento di insiemi omogenei ma geometricamente anisotropi, efficaci nel trattamento di problemi geologici (identificazione di strutture fratturate deformate).

Tramite il clustering gerarchico si costruisce una struttura ad albero che, a partire da un gran numero di cluster contenenti ciascuno un'unica giacitura, porta ad ottenere, attraverso l'aggregazione successiva delle coppie di cluster più vicini, un unico grande cluster contenente tutte le discontinuità.
La scansione del risultante "albero di aggregazioni" viene effettuata utilizzando un'apposita procedura grafica interattiva, grazie alla quale l'operatore può identificare il livello di aggregazione ottimale sia in termini di numero sia di dimensione dei cluster ottenuti.

Il programma permette quindi di isolare i cluster significativi dalle discontinuità non organizzate (che costituiscono una sorta di rumore di fondo), e di raffinare ulteriormente l'elaborazione attraverso l'uso del clustering non gerarchico.
Questa metodologia favorisce la migrazione dei centroidi delle famiglie di discontinuità verso la zona più densa dei cluster e quindi una maggiore accuratezza nelle successive fasi di analisi di stabilità.

Rispetto alle metodologie tradizionali queste procedure sono caratterizzate dalla possibilità di operare direttamente sui dati raccolti anziché sulla loro distribuzione statistica, con un risultato notevolmente più aderente alla reale situazione geomeccanica.
Terminata la fase di riconoscimento delle famiglie ed inseriti i parametri geometrici del fronte, il programma identifica i cunei di roccia potenzialmente instabili e ne determina il fattore di sicurezza.
 
In CLU_STAR viene utilizzata la soluzione completa proposta da Hoeck e Bray (Rock Slope Engineering, The Institution of Mining and Metallurgy, 1981) che permette l'analisi di stabilità dei cunei anche in condizioni sismiche ed in presenza di sottospinte idrauliche, di tension crack, di carichi esterni e di tirantature.

Qualora nel rilievo geostrutturale sia stata misurata anche l'apertura dei giunti, il programma determina le componenti principali e l'orientazione dell'ellissoide di permeabilità della massa rocciosa. Questo risultato è ottenuto calcolando la conducibilità idraulica di tutte le famiglie di discontinuità e facendone quindi la somma tensoriale.

Il programma produce diversi elaborati, sia in forma grafica sia tabulare: la stampa delle schede del rilievo geostrutturale, la proiezione dei poli originali non aggregati, il diagramma stellare per la valutazione della distribuzione della direzione di immersione, e la rappresentazione dei cluster, nella quale possono essere opzionalmente inseriti gli archi ciclografici delle famiglie, i fattori di sicurezza dei cunei, il fronte ed il cono rappresentante l'angolo di attrito medio.