Applicazioni di tecniche diagnostiche non distruttive per la caratterizzazione e il confronto delle proprietà fisico-meccaniche e termiche di materiali litici

L’attività di ricerca proposta è rivolta a caratterizzare le proprietà fisico-meccaniche e termiche di materiali litici diversi, focalizzandosi in particolare sulla correlazione tra i parametri di velocità delle onde elastiche e di conducibilità termica ottenuti mediante tecniche diagnostiche non distruttive. La conoscenza delle proprietà termiche delle rocce è un prerequisito essenziale per quantificare i cambiamenti di temperatura nel tempo nel sottosuolo, dovuti sia al trasferimento di calore legato all’estrazione/iniezione di energia geotermica sia ai cambiamenti di temperatura paleoclimatici. Una conoscenza insufficiente delle temperature e delle proprietà termiche in un’area può portare infatti a realizzare modelli termici del sottosuolo non significativi e non rappresentativi. Inoltre, data la limitata disponibilità di campioni di roccia su cui misurare direttamente le proprietà termiche in laboratorio, diventa importante poter definire queste ultime a partire dalla determinazione di altri parametri, quali la velocità delle onde elastiche. Scopo del presente lavoro è quindi analizzare alcuni campioni di rocce magmatiche, metamorfiche e sedimentarie mediante strumentazione a ultrasuoni e a laser scanner ottico, sia in condizioni secche che sature, e verificare le possibili correlazioni tra le misure effettuate. L’idea è verificare le condizioni di proporzionalità tra la velocità delle onde elastiche e la conducibilità termica delle rocce, sapendo che entrambe sono influenzate dalla porosità, dal contenuto mineralogico e dalle condizioni di saturazione dei campioni. Per esempio, nelle rocce sedimentarie la conducibilità termica dipende soprattutto dalla porosità e dal contenuto mineralogico, mentre nelle rocce magmatiche e metamorfiche dalla composizione mineralogica. La velocità delle onde elastiche, invece, è elevata in campioni saturi e integri, mentre tende a diminuire con la presenza di fratture e di un minor contenuto d’acqua. Infine, la ripetizione delle misure per ogni campione considerato nelle tre direzioni dello spazio permetterà di verificare la presenza di eventuali anisotropie.