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Inverse Analysis for the optimization of a multi-parametric geotechnical model in a transient seepage scenario

Bertolini Ilaria Gottardi Guido
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2024
Numero:
2
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 2/2024
DOI:
10.19199/2024.2.0557-1405.063

Analisi Inversa per l’ottimizzazione di un modello geotecnico multiparametrico in uno scenario di filtrazione transitoria

Una caratterizzazione accurata del flusso transitorio attraverso domini non saturi richiede una conoscenza dei parametri del modello che governano le complesse interazioni tra le proprietà del terreno, del fluido e le condizioni al contorno. L’Analisi Inversa è una potente tecnica computazionale che permette la stima di questi parametri facendo ricorso a dati di osservazione. L’articolo ne esplora l’applicazione a problemi di filtrazione transitoria in domini non saturi, guidandone l’utilizzo al fine di determinare in modo indiretto i parametri critici del modello. Le analisi di filtrazione transitoria si riferiscono ad uno specifico caso studio, una sezione arginale lungo il corso del fiume Secchia (Modena, Italia), che, grazie ad un esteso monitoraggio, ha a disposizione un ampio database di dati di osservazione. L’articolo mira a favorire una comprensione più approfondita del ruolo di questo approccio nel perfezionamento dell’accuratezza e dell’affidabilità di modelli di filtrazione, attraverso una discussione sulle sue potenzialità e limitazioni soprattutto nei casi che richiedono l’applicazione a modelli multiparametrici e domini multistrato. È stato condotto inoltre uno studio approfondito sull’ uso di metodologie qualitative (mediante confronto grafico) e quantitative (mediante il ricorso a metriche e indici) al fine di valutare le prestazioni di simulazioni indirette, con lo scopo ultimo di identificare una strategia rapida ed efficace per guidare la scelta del set di parametri ottimizzato.

The accurate characterization of the transient water flow through unsaturated domains requires a precise knowledge of model parameters that govern the complex interactions of soil and fluid properties with boundary conditions. Inverse Analysis, a powerful computational technique, has emerged as a cornerstone in the process of estimating these parameters based on observational data. The paper explores the application of Inverse Analysis to transient seepage problems in unsaturated domains, providing insights into the use of indirect estimation techniques for determining critical model parameters. The transient seepage analyses refer to a specific case study, a river embankment section along the river Secchia (Modena, Italy), which has been extensively monitored for many years, providing a large database of observations to be used in such indirect process. By discussing potentials and limitations of this approach, when applied to multi-parametrical and multi-layered domains, the paper aims to foster a deeper understanding of its role in refining the accuracy and reliability of seepage models. Moreover, a comprehensive exploration of the use of both qualitative (graphical comparison) and quantitative (metrics and indices) methodologies for assessing the performance of indirect simulations is carried out with the final aim of identifying a fast and effective strategy to guide the choice of the most suited set of optimized model parameters.