Analisi dell’accoppiamento idromeccanico nei geomateriali tramite imaging a neutroni e correlazione digitale di volumi. 

L’articolo presenta un nuovo approccio per la caratterizzazione dell’evoluzione e dell’accoppiamento tra deformazione e filtrazione nei geomateriali. Il metodo si basa su tre caratteristiche peculiari dei neutroni, vale a dire la facilità di attraversare materiali densi come i metalli utilizzati per le celle di confinamento per prove di compressione triassiale, l’alto assorbimento da parte dell’idrogeno e la possibilità di distinguere l’idrogeno dal suo isotopo, il deuterio (rispettivamente in acqua normale, H2O, e in acqua pesante, D2O). Il metodo è illustrato mostrando i risultati di un esperimento in cui un provino di sabbia cementata è stato ciclicamente sottoposto a compressione triassiale e a flusso di fluido eseguito in situ (ossia acquisendo immagini durante il carico) in una stazione di acquisizione di immagini a neutroni. L’evoluzione della localizzazione delle deformazioni è evidenziata grazie ad un’analisi quantitativa delle immagini tomografiche tramite correlazione digitale di volumi (DVC), che fornisce, per ogni incremento di carico, campi di deformazione in 3D. Gli effetti dell’evoluzione della permeabilità sono stati invece analizzati grazie alle radiografie a neutroni acquisite durante il flusso di H2O in pressione nel campione saturo di D2O. Il contrasto nell’assorbimento dei neutroni da parte di H2O e D2O rendono possibile la localizzazione del fronte tra i due liquidi. Il monitoraggio di questo fronte, considerando le analoghe proprietà idrauliche dei due fluidi, fornisce indicazioni sulla permeabilità del campione, che è a sua volta legata all’evoluzione della deformazione.