Rilievi digitali e IA: una nuova metodologia per valutare il rischio nelle gallerie non rivestite

Nelle gallerie non rivestite la roccia costituisce di fatto l’elemento da cui dipende la stabilità dell’opera, rendendo decisiva la caratterizzazione dell’ammasso roccioso. L’articolo analizza MIRET, metodologia sviluppata da ETS che integra Mobile Mapping ARCHITA, nuvole di punti 3D, rilievi geomeccanici e intelligenza artificiale per rendere più quantitative e ripetibili le valutazioni del rischio. GSI, RMR, RQD, discontinuità e test di Markland concorrono all’analisi delle condizioni di instabilità e delle Classi di Attenzione.

Gallerie non rivestite: quando la stabilità dipende dall’ammasso roccioso

Per la maggior parte delle moderne gallerie stradali, il rivestimento interno in calcestruzzo costituisce un elemento fondamentale della struttura. Esiste però una categoria particolare di opere sotterranee, generalmente risalenti a periodi storici precedenti, nelle quali il rivestimento è assente o presente soltanto in alcuni tratti. In queste gallerie la stabilità è affidata principalmente alle caratteristiche del materiale roccioso attraversato durante lo scavo.

La gestione di queste infrastrutture pone sfide specifiche. Le Linee Guida italiane per la classificazione e gestione del rischio delle gallerie esistenti, emanate con il D.M. 247/2022, sono infatti sviluppate principalmente con riferimento alle gallerie rivestite. Per quelle non rivestite le indicazioni risultano più qualitative e fortemente dipendenti dall'esperienza del tecnico incaricato dell'ispezione. Ciò rende difficile standardizzare i risultati e confrontare nel tempo le condizioni dell'opera.

MIRET e Mobile Mapping: il rilievo digitale delle gallerie non rivestite

Partendo da questa criticità, il gruppo di ricerca di ETS ha sviluppato una metodologia denominata MIRET (Management and Identification of Risk for Existing Tunnels), finalizzata a introdurre parametri misurabili e criteri più oggettivi per la valutazione delle cosiddette Classi di Attenzione, sia a livello globale sia locale.

L’origine dei dati è fornita da ARCHITA, una piattaforma di Mobile Mapping progettata per acquisire grandi quantità di dati durante il transito all’interno della galleria. Il veicolo integra laser scanner, georadar, telecamere ad alta definizione e sensori termografici, operando a velocità comprese tra 15 e 30 km/h.

Il risultato è un modello digitale tridimensionale estremamente dettagliato dell’infrastruttura, corredato da immagini fotografiche e termiche.

Questo approccio consente di ridurre significativamente le attività sul campo, trasferendo gran parte dell’analisi in ufficio e limitando le interruzioni del traffico necessarie per le ispezioni. Inoltre, la nuvola di punti generata dal rilievo permette di studiare in modo accurato la geometria della galleria e le caratteristiche delle discontinuità presenti nella roccia, come orientazione, spaziatura e persistenza delle fratture.

MIRET-Tunnel AI: l’IA individua infiltrazioni e anomalie

I dati raccolti sono poi elaborati attraverso MIRET-Tunnel AI, un software basato su algoritmi di deep learning sviluppato per identificare automaticamente difetti e anomalie nelle infrastrutture sotterranee. Secondo gli autori, il sistema non sostituisce il giudizio degli esperti, ma ne supporta il lavoro durante la fase preliminare di valutazione del rischio.

Le reti neurali convoluzionali utilizzate dal software sono in grado di analizzare le immagini raccolte durante i rilievi e individuare fenomeni che potrebbero indicare condizioni di degrado o instabilità.

In particolare, il software sviluppato da ETS, attraverso l’IA, è capace di individuare zone caratterizzate da presenza d'acqua o infiltrazioni, un parametro particolarmente rilevante nella valutazione della vulnerabilità delle gallerie: i dati termografici acquisiti con ARCHITA vengono elaborati da MIRET-Tunnel AI per identificare aree soggette a infiltrazioni o umidità.

Le condizioni vengono classificate in tre categorie:

• Dry, assenza di evidenze di presenza d'acqua;
• Moist, presenza di umidità, tracce di passaggio dell'acqua o gocciolamenti occasionali;
• Wet, presenza diffusa di stillicidio e ingressi d'acqua significativi.

Queste informazioni vengono successivamente integrate nella definizione delle classi di vulnerabilità e contribuiscono alla valutazione complessiva della sicurezza dell'infrastruttura.

In questo modo l’intelligenza artificiale diventa uno strumento di supporto nella gestione di grandi volumi di dati, riducendo tempi di analisi e aumentando l’uniformità delle valutazioni.

GSI, RMR e RQD: come valutare la qualità dell’ammasso roccioso

Per una galleria non rivestita la conoscenza dell’ammasso roccioso rappresenta un elemento essenziale. La metodologia proposta combina l'analisi delle nuvole di punti generate dal Mobile Mapping con osservazioni effettuate direttamente sul campo attraverso specifiche finestre di osservazione. I dati raccolti sono utilizzati per descrivere e la qualità geomeccanica della roccia.

Gli autori scelgono di esprimere le caratteristiche dell’ammasso roccioso in termini di Geological Strength Index (GSI), ricavandolo però dal più dettagliato sistema di classificazione Rock Mass Rating (RMR) di Bieniawski. Questa scelta nasce dall'esigenza di utilizzare parametri maggiormente misurabili e quantificabili. Tra i parametri considerati figurano:

• spaziatura dei giunti;
• orientazione dei sistemi di fratture;
• apertura, rugosità e persistenza delle giunzioni;
• presenza di eventuali riempimenti;
• resistenza a compressione uniassiale della roccia;
• indice RQD (Rock Quality Designation), stimato attraverso la densità volumetrica delle discontinuità.

In particolare, l'orientazione e la spaziatura delle fratture possono essere ricavate direttamente dalla nuvola di punti tridimensionale, mentre parametri più dettagliati devono essere verificati tramite rilievi tradizionali sul posto.

La resistenza della roccia può essere stimata mediante prove con martello di Schmidt, attraverso la determinazione dell’indice di rimbalzo, che può essere correlato empiricamente alla resistenza a compressione uniassiale del materiale.

Per fini operativi, la galleria viene suddivisa in tratti omogenei di circa venti metri, ai quali vengono associati i parametri geologici e geomeccanici necessari alla classificazione del rischio.

Dal rilievo delle fratture alla previsione dei distacchi

Uno degli aspetti più innovativi dello studio riguarda la valutazione quantitativa dei possibili meccanismi di instabilità. Le linee guida italiane prevedono infatti l'analisi di difetti associati al distacco di materiale alterato o di blocchi rocciosi stratificati. Tuttavia, la loro classificazione rimane spesso basata su osservazioni qualitative.

La metodologia MIRET introduce invece un approccio oggettivo fondato sull'analisi cinematica delle discontinuità della roccia. Le famiglie di fratture identificate tramite rilievo geologico e analisi delle nuvole di punti vengono confrontate con i piani che approssimano meglio le pareti laterali e la volta della galleria. Successivamente viene applicato il test di Markland, una procedura che permette di valutare se l'orientazione delle discontinuità possa favorire meccanismi di scivolamento planare o a cuneo.

Il risultato è una stima quantitativa della percentuale di elementi strutturalmente instabili presenti in ciascun tratto analizzato. Questa informazione viene utilizzata per attribuire indicatori relativi:

• all'estensione del fenomeno;
• all'intensità del fenomeno;
• alla gravità complessiva del difetto.

Per il caso dei distacchi di blocchi tabulari o stratificati, la valutazione viene effettuata attraverso l'analisi della nuvola di punti integrata con le ispezioni dirette. L'estensione del fenomeno viene classificata come elevata quando interessa oltre il 51% della volta della galleria, media tra il 21% e il 50% e bassa per percentuali inferiori.

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FAQ TECNICHE: Gallerie non rivestite: valutazione del rischio con MIRET e IA

Che cosa caratterizza una galleria non rivestita?
È una galleria nella quale il rivestimento strutturale interno è assente, oppure presente soltanto in alcuni tratti. La stabilità dipende quindi in misura rilevante dalle caratteristiche dell’ammasso roccioso. La valutazione richiede la conoscenza di fratture, discontinuità, resistenza della roccia e presenza d’acqua. Ingenio ETS Settembre 2026

In quali gallerie può essere applicata la metodologia MIRET?
Lo studio riguarda specificamente gallerie naturali non rivestite o parzialmente rivestite. La sperimentazione descritta è stata condotta su due gallerie del Nord Italia scavate in calcari micritici ben stratificati, con alternanza di tratti rivestiti e non rivestiti. L’estensione ad altre condizioni geologiche richiede specifica validazione. Ingenio ETS Settembre 2026

Qual è il riferimento normativo per la gestione del rischio delle gallerie esistenti?
L’articolo richiama il D.M. 247/2022, relativo alle Linee Guida per la classificazione e gestione del rischio, la valutazione della sicurezza e il monitoraggio delle gallerie esistenti. La metodologia MIRET è proposta dagli autori per introdurre criteri maggiormente quantitativi soprattutto nelle gallerie non rivestite. Ingenio ETS Settembre 2026

Quali vantaggi offre il Mobile Mapping nelle ispezioni delle gallerie?
ARCHITA integra laser scanner, georadar, telecamere HD e sensori termografici e, secondo l’articolo, acquisisce dati durante il transito a 15–30 km/h. La nuvola di punti consente di analizzare geometria, orientazione, spaziatura e persistenza delle discontinuità, trasferendo parte dell’attività ispettiva dal campo all’ufficio. Ingenio ETS Settembre 2026

Come vengono valutate le condizioni dell’ammasso roccioso?
La metodologia utilizza il Geological Strength Index (GSI) ricavato dal sistema Rock Mass Rating (RMR) e considera spaziatura e orientazione dei giunti, caratteristiche delle discontinuità, riempimenti, resistenza a compressione uniassiale e RQD. Alcuni parametri derivano dalla nuvola di punti, mentre altri richiedono verifiche dirette sul posto. Ingenio ETS Settembre 2026

Come possono essere controllati nel tempo degrado e infiltrazioni?
La ripetibilità dei rilievi digitali consente di costruire basi informative confrontabili nel tempo. MIRET-Tunnel AI analizza inoltre i dati termografici distinguendo le condizioni Dry, Moist e Wet. L’IA costituisce un supporto alla valutazione preliminare e, come precisano gli autori, non sostituisce il giudizio del tecnico. Ingenio ETS Settembre 2026

Quali errori devono essere evitati nella valutazione delle gallerie non rivestite?
Non è corretto affidare la valutazione esclusivamente all’elaborazione automatizzata dei dati: orientazione e spaziatura possono essere ricavate digitalmente, mentre caratteristiche più dettagliate delle fratture richiedono verifiche in sito. Va inoltre evitato di presentare MIRET come procedura prescritta dalle Linee Guida: nell’articolo è una metodologia proposta dagli autori per rendere più quantitativa la valutazione.