Il corso si propone di fornire le nozioni indispensabili sui principali aspetti tecnici e progettuali relativi alla costruzione di gallerie, facendo riferimento ai problemi di abbattimento e scavo della massa rocciosa con esplosivo e macchine (puntuali o a piena sezione), di stabilità delle opere, di messa in opera, di scelta e di calcolo dei rivestimenti di prima fase e definitivi, nonché ai connessi e specifici problemi operativi.
Nel corso si tratta in dettaglio della progettazione delle gallerie e della verifica dei progetti in corso d'opera al fine di realizzare le opere nelle prescritte condizioni di sicurezza sia del cantiere sia delle aree circostanti e della superficie.
Attraversi i principi di meccanica e di ingegneria delle rocce vengono sviluppate le problematiche di stabilità degli scavi ed i relativi sistemi di calcolo nonché vengono illustrati i mezzi di stabilizzazione, consolidamento dei terreni e sostegno e i relativi dimensionamenti strutturali specifici per le gallerie.
Vengono richiamati ed analizzati i sistemi di abbattimento (con esplosivo e con macchine puntuali ed a piena sezione), i metodi di costruzione e l'organizzazione delle operazioni di scavo mettendo in evidenza le connessioni tra scavo e stabilizzazione con riferimento alla luce libera e al tempo di autoportanza, al ritardo di posa dei sostegni rispetto allo scavo e quindi sviluppando le soluzioni ingegneristiche in un contesto tridimensionale e di attività costruttiva che deve essenzialmente svolgersi al fronte.
Stante l'eterogeneità litologica e strutturale delle masse rocciose e la variabilità del loro comportamento geomeccanico sotto coperture di diverse entità, vengono analizzati i criteri e i gli strumenti di monitoraggio al fine di verificare in corso d'opera le scelte progettuali o di adeguare il progetto alle reali situazioni 'geo' incontrate.
Il corso si svolge mediante lezioni frontali ed esercitazioni in aula, sono anche previste visite a cantieri sotterranei se disponibili durante lo svolgimento delle lezioni.
Questo insegnamento intende infine presentare allo studente il linguaggio tecnico internazionale proprio del settore: i materiali didattici saranno quindi forniti prevalentemente in lingua inglese e parte del corso (2 crediti) sarà tenuto in lingua inglese.

L'obiettivo è sviluppare nell'allievo l'abilità di identificare le metodologie più opportune per una corretta progettazione di una galleria, impostare una corretta analisi di rischio, impostare ed organizzare un cantiere per lo scavo in sotterraneo, conoscere le caratteristiche di funzionamento di una macchina di scavo a piena sezione e sceglierne i parametri operativi, eseguire il dimensionamento dei sostegni di prima fase e definire i carichi agenti sui sostegni.

Lo studente deve acquisire la capacità :
- di analizzare problemi multidisciplinari che richiedono l'uso delle competenze sviluppate nei corsi di geologia applicata, di geotecnica, di meccanica delle rocce e di scienza delle costruzioni applicandoli alle specificità della costruzione delle gallerie.
- di seguire un discorso tecnico in lingua Inglese inerente le tematiche scientifiche e tecniche trattate nel corso.
- di redigere relazioni tecniche di taglio professionale
- di prendere una motivata decisione progettuale
- di stimare rapidamente gli ordini di grandezza dei valori numerici che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere nei principali casi di riferimento nello scavo di gallerie in ammassi rocciosi e terreni nonché per gallerie superficiali e profonde
- di conoscere la terminologia internazionale, in particolare quella inglese.
Queste conoscenze e abilità verranno anche acquisite attraverso lo studio di alcuni casi studio fondamentali e attraverso la presa visione diretta di cantieri.

L'allievo che accede a questo insegnamento deve conoscere i principi di base della geologia, del comportamento degli ammassi rocciosi e dei terreni nonché della scienza delle costruzioni.

Modulo 1 ' Approcci progettuali (2 crediti)
Progettazione della gallerie: analisi dei punti chiave, geometria e tracciati.
Criteri progettuali per la gestione delle informazioni 'geo'. Le indagini nella gallerie profonde acquisizione e gestione dei dati. Problemi geologici nello scavo di gallerie, investigazioni specifiche e gestione delle analisi mediante gli approcci della risk analysis .
Richiami al metodo delle curve caratteristiche per l'applicazione al dimensionamento dei sostegni delle gallerie.
La subsidenza negli scavi di gallerie in area urbana: calcolo e influenza progettuale
La stabilizzazione del fronte di scavo nello scavo convenzionale e con macchine a piena sezione.
Il calcolo della contropressione attiva al fronte.
Progettazione e caratteristiche tecniche dei sostegni di prima fase:centine, calcestruzzo proiettato, bullonature, chiodature
Uso ed applicazione alle gallerie di modelli di calcolo analitici e/o numerici. Il metodo delle reazioni iperstatiche per la valutazione delle sollecitazioni agenti nei sostegni e rivestimenti di gallerie.
Problemi costruttivi dei rivestimenti definitivi, casseforme.
Caratteristiche tecniche dei conci prefabbricati per gallerie scavate con scudo.
Progettazione dei rivestimenti definitivi e dimensionamento dei conci prefabbricati per gallerie scavate con scudo (cenni).

Modulo 2 ' Consolidamenti (1 crediti)
I consolidamenti per lo scavo delle gallerie: aspetti costruttivi e funzionali. Iniezioni per permeazione, congelamento, bulloni e chiodi, coronelle in VTR e infilaggi metallici. Consolidamento del fronte di scavo con chiodi in VTR.
Metodi di dimensionamento dei consolidamenti.

Modulo 3 ' Tecniche di scavo (2 crediti)
Progettazione dello scavo in rocce coerenti con esplosivo. Richiami all'organizzazione dei cantieri di gallerie e tipologie di volate
Richiami sulle macchine ad attacco puntuale (frese puntuali/roadheader; demolitori ad alta energia d'urto).
Progettazione dello scavo a piena sezione in roccia con TBM (Tunnel Boring Machine):
- Caratteristiche tecniche di funzionamento di una TBM
- Progettazione del sistema macchina-roccia.
- Condizioni limite per lo scavo con TBM e tecniche per il loro superamento.
Progettazione dello scavo a piena sezione in terreni incoerenti ed acquiferi con macchine.
- Caratteristiche tecniche di funzionamento degli Slurry Shield, Mixed Shield, Earth Pressure Balance Shield.
- Il condizionamento dei terreni per l'uso degli EPB

Esercitazioni
Svolgimento di esercitazioni inerenti gli argomenti dei 3 moduli precedentemente descritti (1 credito)
I testi di problemi proposti, schede tecniche, sintesi da norme e manuali, vengono forniti dagli esercitatori in aula o ne viene richiesta la ricerca sul web o nelle biblioteche del Politecnico di Torino.

Visite tecniche
Compatibilmente con le disponibilità dei cantieri durante il corso e le disponibilità finanziarie saranno organizzate 1 o 2 visite tecniche a cantieri di costruzione di gallerie.
Gli studenti dovranno redigere una breve relazione della visita. Questa relazione sarà allegata alle esercitazioni.

Seminari
Potranno essere organizzati brevi seminari tenuti da docenti provenienti dalle imprese e dalle grandi committenti su temi specifici.

Lezioni: le dispense (in inglese), stampati delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento sul portale della didattica.

L'esame è orale in tutti gli appelli dell'Anno Accademico.
Gli esami orali consistono in due o tre domande poste ad ogni candidato, sviluppate attraverso la discussione o lo svolgimento di brevi calcoli.
Una settimana prima dell'esame deve essere consegnato al docente il documento contenete lo svolgimento delle esercitazioni. La valutazione di questo documento costituisce parte integrante dell'esame.