21/12/2023
La seconda nicchia, che funge da allargamento dell'ingresso della nuova galleria laterale, è stata completata con successo poco prima delle vacanze. Con una lunghezza di 40 metri e una larghezza di 3 metri, il suo completamento segna una pietra miliare significativa nel progresso della costruzione.
Dopo le vacanze di gennaio, la fase successiva prevede la perforazione di diversi pozzi di monitoraggio per il progetto PRECODE. PRECODE mira ad esplorare la risposta dell'ammasso roccioso alle varie tecniche di scavo, confrontando i metodi convenzionali con le operazioni a basso impatto. A tal fine, il monitoraggio dell'ammasso roccioso che circonda i primi 15 metri del nuovo tunnel laterale avverrà prima, durante e dopo lo scavo.
30/10/2023
È stato compiuto un primo passo nella costruzione della nuova galleria laterale: Una prima nicchia situata nella galleria principale è stata recentemente completata. Sarà utilizzata per la manovra dei veicoli e per lo stoccaggio delle attrezzature necessarie per le successive attività di costruzione e di scavo.
È stata scavata mediante trivellazione e brillamento ed è lunga 10 metri e larga 3 metri. Dopo una breve fase di scavo di tre settimane, i lavori di pavimentazione sono stati completati, mentre il soffitto è stato dotato di una rete metallica per garantire la sicurezza delle operazioni nel nuovo spazio di lavoro. La costruzione passa ora alla fase successiva, più avanti nel tunnel principale, che prevede lo scavo di un'altra nicchia un altro spiazzo. Questa nicchia fungerà da allargamento dell'ingresso della nuova galleria laterale. Lo scavo della nuova galleria laterale inizierà nel 2024.
Parallelamente, sono in corso i preparativi per il progetto PRECODE: Si tratterà di studiare la risposta dell'ammasso roccioso a diverse tecniche di scavo, confrontando le operazioni convenzionali con quelle a basso impatto. A tal fine, la roccia che circonda i primi 15 metri della nuova galleria laterale sarà monitorata prima, durante e dopo lo scavo.
13/09/2023
Congratulations to our team member and senior researcher Luca Dal Zilio for being awarded the Jason Morgan Early Career Award by the American Geophysical Union (AGU). Luca's principal research interests include the development and use of physics-based computational simulations to characterize and understand earthquake physics, fault mechanics, mechanics of porous media, lithospheric deformation and seismicity, and surface evolution.
At the BedrettoLab, Luca has been focused on advancing the frontiers of our understanding of earthquake source processes. His group is responsible for developing physics-based modeling tools that simulate fault slip, fluid-flow, and poroelastic effects in a highly integrated manner. Within the context of the FEAR project, these models are employed to simulate fluid injection experiments conducted at the BedrettoLab. Luca's work aims to gain invaluable insights into how earthquakes start and stop.
Specifically, Luca's models shed light on the complex interactions between hydraulic stimulation and stress modification, allowing us to understand how small, non-damaging earthquakes—measured at approximately magnitude ~1.0 events on fault patches of 10-50m scale—can be initiated in the vicinity of the Bedretto tunnel. These numerical experiments will provide new near-field perspectives into the physics of earthquake processes, significantly contributing to our efforts to extend the boundaries of current earthquake predictability.
06/09/2023
Questa settimana segna un nuovo capitolo per il BedrettoLab, con l'inizio della costruzione di un nuovo tunnel laterale lungo 125 metri. Situato a circa 400 metri dietro il laboratorio di geotermia (TM 2000 - 2100), questo tunnel laterale è una parte fondamentale del progetto Fault Activation and Earthquake Rupture (FEAR).
La ricerca condotta nel tunnel si concentrerà principalmente sulla fisica dei terremoti, beneficiando della vicinanza ad una zona di faglia naturale. Con il nuovo tunnel laterale, il Politecnico di Zurigo manterrà una struttura di ricerca unica al mondo per la ricerca sui terremoti.
Dopo circa 3 mesi, la costruzione sarà interrotta per un progetto di ricerca ingegneristica (Precode), che si concentra sul comportamento della massa rocciosa circostante in risposta al tunnel stesso. La data prevista per il completamento del tunnel è gennaio 2025.
Il costo della costruzione, pari a 2,5 milioni di CHF, è coperto dalla sovvenzione FEAR EU Synergy Grant. Il progetto è realizzato dal Consorzio Cristallina (Ennio Ferrari SA e Infra Tunnel SA). 5 settembre 2023
05/09/2023
Oggi si svolgerà un'altra piccola stimolazione, che sarà l'ultima di questa serie iniziata a luglio. Verrà ripetuta la stessa procedura delle due precedenti stimolazioni per verificare se i risultati precedenti possono essere replicati e per mostrare fino a che punto il giacimento è resistente.
Anche in questo caso il team inietterà volumi relativamente piccoli di acqua in un unico intervallo. In base all'esperienza delle precedenti stimolazioni in questo intervallo, si prevede che si verifichino solo piccoli eventi sismici. Come sempre vengono impiegati i consueti livelli di sicurezza. Se vengono raggiunte soglie di sicurezza predefinite in termini di magnitudo o vibrazioni, l'iniezione viene interrotta e viene avviato lo spurgo. 5 settembre 2023
14/08/2023
Ieri, 13 agosto, il BedrettoLab ha partecipato all'evento locale "Mangia e Cammina". Circa 1’200 visitatori hanno attraversato la Val Bedretto, terminando il loro percorso all'ingresso della galleria del Bedretto. Lì, il team del BedrettoLab, supportato dagli studenti della SUPSI, ha organizzato diverse attività.
I visitatori hanno potuto ammirare una piccola mostra sulla formazione delle rocce, testare la forza del martello con un sensore sismico ed esplorare una mostra fotografica che illustrava il nostro lavoro di laboratorio. Un nuovo punto di forza sono state le visite guidate effettuate con un rimorchio collegato al veicolo della galleria. In tre tour, il rimorchio ha ospitato circa 12 escursionisti, offrendo loro una vista della galleria Bedretto e del BedrettoLab.
La “Mangia e Cammina” è stata ancora una volta un'ottima occasione per fare conoscere il BedrettoLab al pubblico. 14 Agosto 2023
10/08/2023
Il principale lavoro di ricerca scientifica del BedrettoLab consiste in pozzi di perforazione (carotaggi) che solitamente vengono sottoposti ad indagini approfondite. Grazie ai diversi sensori presenti nei pozzi del BedrettoLab, il team di ricerca ha già conoscenze dettagliate riguardo alla roccia a livello macroscopico. Recentemente, nel Laboratorio di Fisica e Meccanica delle Rocce (RPMLab) del Politecnico di Zurigo sono stati condotti esperimenti per comprendere meglio il comportamento del granito di Rotondo a livello microscopico.
Dr. Claudio Madonna spiega l’attività dell'RPMLab: "Immaginate il RPMLab come un laboratorio scientifico dove le rocce sono al centro della scena. Come gli architetti che testano vari materiali per costruire strutture solide e sicure, noi studiamo le rocce per capirne la resistenza e il comportamento. È come sperimentare con i mattoncini, ma invece di costruire torri, il nostro progetto si basa sulla ricerca di come le rocce sopportano e resistono alla pressione. Attraverso lo studio meticoloso delle rocce nel nostro laboratorio, abbiamo l'opportunità di svelare i segreti dei processi geologici, come la formazione delle montagne e i meccanismi di deposizione delle risorse sotterranee. Il nostro obiettivo è esplorare l'affascinante mondo delle rocce per svelarne i segreti scientifici e le storie che si celano al loro interno".
In un esperimento, lo scienziato Dr. Paul Selvadurai ha prelevato un campione cilindrico di roccia lungo 10 cm da un carotaggio nel BedrettoLab. Con la speciale apparecchiatura chiamata LabQuake presso l'RPMLab, è possibile sottoporre un cilindro di roccia a pressioni di 170 Mpa, fino a provocarne la rottura. In questo esperimento è stata utilizzata solo una pressione di 10-15 MPa, che corrisponde a 10.000-15.000 tonnellate di peso su un metro quadrato. Al cilindro sono stati applicati 16 sensori in grado di inviare e ricevere onde ultrasoniche. Il cilindro e’ stato poi inserito in una capsula chiusa ermeticamente ed e’ stato introdotto in una pressa. Questa pressa è in grado di esercitare sulla roccia pressioni differentiin direzioni diverse, simulando accuratamente le condizioni di stress presenti nel sottosuolo in natura. Durante l’applicazione di diversi livelli di pressione, onde ultrasoniche emesse dai sensori attraversano il cilindro di roccia e vengono registrate da altri sensori.
È già noto che i segnali sismici si diffondono attraverso la roccia in modo anisotropo, cioe’ diverso nelle diverse direzioni di percorrenza delle onde. Ciò significa che la loro propagazione può variare a seconda di sollecitazioni fisiche, della densità e dell'esistenza di piccole microfratture all'interno della roccia. Per arrivade ad una comprensione completa dei sistemi rocciosi naturali, gli scienziati devono analizzare sia i fenomeni fisici alla macroscala, utilizzando i dati ottenuti dai pozzi, sia i dati alla microscala degli esperimenti condotti presso l'RPMLab. I dati dei pozzi forniscono preziose indicazioni sul comportamento delle formazioni rocciose su scala più ampia, offrendo informazioni su fattori quali lo stress, la densità e la presenza di microfessure. Contemporaneamente, i dati in microscala provenienti dagli esperimenti del RPMLab consentono ai ricercatori di studiare i dettagli intricati della propagazione anisotropa delle onde e la loro correlazione con le condizioni di stress. Combinando queste due fonti di informazioni, gli scienziati possono ottenere una comprensione olistica del modo in cui le onde sismiche interagiscono con la matrice rocciosa, consentendo una comprensione più profonda del comportamento sismico esibito dai serbatoi geotermici granitici. 10 Agosto 2023
03/08/2023
Un gruppo di ricerca guidato da Cara Magnabosco, professoressa di geobiologia presso il politecnico di Zurigo, sta conducendo un esperimento per studiare l'effetto della stimolazione idraulica sui microrganismi che abitano il giacimento di Bedretto. Il team inietterà volumi di acqua relativamente piccoli (33 litri al minuto) in un intervallo, monitorando attentamente il processo. Si presterà particolare attenzione a come i batteri rispondono al flusso d'acqua, alla pressione e alla sismicità indotta.
La sicurezza è una priorità assoluta e il team segue un protocollo consolidato. Se si dovessero raggiungere soglie di sicurezza predefinite in termini di magnitudo o vibrazioni, l'iniezione viene interrotta e viene avviato lo spurgo. Il team del BedrettoLab ha un'esperienza significativa nel condurre stimolazioni di questa tipologia e ciò lo rende particolarmente adatto a questo studio.
Stimolazioni simili con un focus geobiologico saranno ripetute tra una settimana. Nel complesso, questa ricerca ha il potenziale per fornire preziose informazioni sull'impatto che la stimolazione idraulica ha sui microrganismi del giacimento. 3 Agosto 2023
02/08/2023
Kai Bröker, PhD student of the BedrettoLab, was recently awarded with the best paper award at the 57th Symposium of the American Rock Mechanics Association Symposium in Atlanta for the paper “Hydro-geomechanical observations during multistage hydraulic stimulation at the Bedretto Underground Laboratory, Switzerland”. Only 6 out of 600 submitted papers are honoured with this award.
We congratulate Kai and the team members who contributed to the paper for winning this award!
24/07/2023
È ora possibile scaricare due rapporti che riassumono tutte le attività scientifiche svolte dal nostro team nel BedrettoLab tra luglio 2022 e giugno 2023.
L’Activity Report presenta una panoramica completa delle attività svolte dal nostro team, che comprende studenti, ricercatori, tecnici e membri del personale amministrativo. Inoltre, il Science Report mostra tutti i poster presentati a conferenze e riunioni nello lo stesso periodo.
I due documenti sono in inglese.
Scarica qui i due documenti:
17/07/2023
As part of their yearly retreat, the ETH Board visited the BedrettoLab last week. 22 members toured the Bedretto tunnel to get in touch with ETH’s unique underground laboratory. The visit offered an excellent opportunity to witness firsthand the cutting-edge research infrastructure and the possibilites it presents.
12/07/2023
Dopo una serie di fasi di stimolazione più lunghe in primavera, il team del BedrettoLab inizia oggi con due ulteriori stimolazioni.
Il primo passo consiste nella ripetizione della procedura della stimolazione precedente per verificare se i risultati ottenuti possono essere replicati e mostrare fino a che punto il giacimento è durevole. Il team inietterà volumi di acqua relativamente piccoli in un solo intervallo. In una successiva ripetizione dello stesso protocollo di iniezione, il processo sarà monitorato in modo particolarmente accurato con misurazioni sismiche attive in aggiunta al regolare monitoraggio sismico passivo.
In base all'esperienza delle precedenti stimolazioni in questo intervallo, si prevede che si verifichino solo piccoli eventi sismici. Come sempre, vengono impiegati i consueti livelli di sicurezza. Se vengono raggiunte soglie di sicurezza predefinite in termini di magnitudo o vibrazioni, l'iniezione viene interrotta e viene avviato lo spurgo. 12 Luglio 2023
05/07/2023
I lavori di costruzione per l'ampliamento della strada del tunnel sono stati completati di recente ed hanno impegnato gli addetti ai lavori per un anno e mezzo. Come previsto, la strada è stata inizialmente asfaltata per 3.300 metri. Per motivi di sicurezza si è poi deciso di estendere la strada a due corsie all'intero tunnel, lungo 5.250 metri. La strada asfaltata conduce ora al centro di ventilazione situato presso il collegamento con la galleria Furka. Anche questo tratto è stato dotato di illuminazione a LED per garantire una seconda uscita dal tunnel più sicura. Durante questo ampliamento, in collaborazione con la Matterhorn Gotthard Railway, è stata installata una connessione internet ridondante. Durante la fase di costruzione sono state pavimentate una seconda e una terza caverna per migliorare la logistica del tunnel.
L'intero ampliamento del tunnel è stato finanziato dalla Fondazione Werner Siemens.
05/06/2023
Lo scorso fine settimana più di 200 visitatori sono venuti a Bedretto per visitare il BedrettoLab.
Venerdì 2 giugno i collaboratori del Dipartimento di Scienze della Terra del Politecnico di Zurigo sono stati invitati a vedere ciò che il team del BedrettoLab ha costruito negli ultimi anni. In ciascuna delle cinque visite tre membri del team del BedrettoLab hanno guidato circa 20 visitatori attraverso il tunnel, per 2,5 km fino al BedrettoLab e ritorno. Questo evento è stato un'ottima occasione non solo per mostrare l'infrastruttura e fornire approfondimenti sui progetti di ricerca in corso, ma anche per promuovere la rete di ricerca all'interno della comunità del Dipartimento di Scienze della Terra.
Il giorno successivo il BedrettoLab ha aperto le sue porte al pubblico. Circa 100 persone interessate si sono iscritte alle sei visite guidate per esplorare il BedrettoLab. Con la lunga pausa legata al Covid che ha reso impossibili le visite pubbliche, questo evento ha segnato una pietra miliare per presentare il laboratorio al pubblico e mostrare ciò che è stato allestito a partire dall'inaugurazione del BedrettoLab nel 2019. 5 June 2023
02/05/2023
Siamo lieti di invitarvi a visitare il nostro laboratorio sabato 3 giugno. Il BedrettoLab è in funzione da quattro anni ed è diventato un laboratorio sotterraneo unico nel suo genere, gestito dal Politecnico di Zurigo. Offre un'ampia gamma di possibilità di ricerca nei campi della sismologia, dell'energia geotermica e della geobiologia. Oltre alle infrastrutture di ricerca all'avanguardia del nostro laboratorio, il tunnel di Bedretto offre l'emozionante possibilità di camminare attraverso la geologia profonda delle Alpi.
Durante la visita guidata, camminerete per circa 5 km dal portale della galleria fino al nostro laboratorio e viceversa. La visita comprende anche una breve introduzione sulla sicurezza.
Per motivi organizzativi, è necessario registrarsi qui. Sarà possibile scegliere tra diverse fasce orarie. I biglietti sono gratuiti.
Vi aspettiamo il 3 giugno a Bedretto.
Il team di BedrettoLab
Ulteriori informazioni
Informazioni per i visitatori (inglese)
26/04/2023
Come geologo strutturale, Alberto Ceccato indaga fenomeni geologici quali terremoti e faglie. Avvalendosi di una vasta gamma di metodi di ricerca, intende far luce sui processi geologici e sui meccanismi responsabili dello sviluppo di tali faglie nel corso del tempo. Queste conoscenze sono utili ad altri ricercatori del BedrettoLab, come geofisici o geologi applicati, per comprendere meglio le caratteristiche geologiche delle faglie con le quali stanno interagendo. Di solito, i viaggi di ricerca di Alberto iniziano con un sopralluogo sul campo in cui esamina da vicino le rocce. Dopo aver trascorso circa un mese sul gruppo del Rotondo la scorsa estate, ora ci racconta della sua avventurosa ricerca e di quanto ha scoperto.
A giugno 2022 ho iniziato a lavorare sul campo per la mia ricerca sul massiccio del Pizzo Rotondo. Il mio obiettivo era approfondire le conoscenze sulle faglie che studiamo nel BedrettoLab, stabilendone età, quantità e caratteristiche principali riguardo a mineralogia, lunghezza e orientamento. Gli strumenti tipicamente impiegati da un geologo strutturale nella sua attività sul campo sono bussola, taccuino, tablet, lente d’ingrandimento e fotocamera. Inoltrandomi su un territorio piuttosto impervio ho sempre portato con me anche un localizzatore GPS.
Osservazioni sul campo
Sul taccuino ho annotato tutti i dettagli interessanti osservati per quanto riguarda le caratteristiche geologiche del massiccio del Pizzo Rotondo: i minerali contenuti nelle rocce, le loro dimensioni e la loro distribuzione spaziale, la distribuzione delle strutture e delle fratture nel massiccio ecc. Le strutture che mi interessano di più, ad ogni modo, sono le faglie. Per un geologo strutturale, una faglia non è solamente un piano tra due volumi di roccia che si toccano l’uno con l’altro: si tratta di un grande volume di roccia che è stato schiacciato e trasformato da potenti forze meccaniche, a volte associate a terremoti, e che si è sviluppato nell’arco di ere geologiche, ovvero diversi milioni di anni. Il risultato finale di questi processi, ciò che attualmente osserviamo sul campo, è la formazione di rocce di faglia, i cosiddetti gouge e cataclasiti: rocce a grana fine costituite da quarzo, miche e minerali argillosi createsi in seguito a sismi del passato e alle deformazioni della roccia lungo le faglie. Queste rocce a grana fine sono quasi sempre molto soggette a erosione, solitamente formano valli e gole in cui si infiltra l’acqua. Nelle mie escursioni sul gruppo del Rotondo ho trovato molti affioramenti ben conservati in cui è ancora possibile vedere e studiare nel dettaglio tali faglie e rocce di faglia.
Sul tablet che ho portato con me ho utilizzato un apposito sistema informativo geografico (SIG) in cui ho mappato le faglie che sono riuscito a individuare sul campo. Aggiungendo alla mappa digitale i dati risultanti dalle mie osservazioni, ho acquisito una panoramica dell’intera area e della distribuzione delle diverse faglie. Inoltre, le precise foto scattate dai droni sull’area mi hanno aiutato a ottenere delle immagini dettagliate della zona che sto considerando, che si estende per circa 8 km². Nel complesso, i dati raccolti nella mia attività sul campo sono composti da appunti, mappature digitali, foto, immagini del drone e infine campioni di roccia.
Un passato di 295 milioni di anni
Dopo una trentina di giorni trascorsi in montagna, sono tornato nel mio ufficio presso l’ETH di Zurigo dove ho iniziato l’attività analitica al computer e nel nostro laboratorio. Con un particolare metodo di molatura, il nostro tecnico di laboratorio ha ottenuto uno strato di roccia molto sottile analizzabile al microscopio. In questo modo sono riuscito ad acquisire maggiori informazioni sulla microstruttura e sulla composizione geochimica, che sono indicatori del processo geologico alla base della generazione delle rocce di faglia all’epoca in cui questa si è creata. Coniugando metodi su larga scala applicati sul campo e metodi di ricerca su scala microscopica, sono riuscito a tracciare la storia del gruppo del Rotondo dalle origini a oggi.
È molto lunga e travagliata, e ha avuto inizio circa 295 milioni di anni fa, quando il granito del Rotondo si è solidificato da magmi bollenti nella profondità della crosta terrestre. Le forze tettoniche delle placche intervenute nella formazione delle Alpi hanno frantumato e schiacciato il granito del Rotondo, provocando lo sviluppo di una sequenza di varie serie di faglie e fratture. Ciascuna di queste serie è caratterizzata da minerali, composizioni chimiche e orientamenti della faglia diversi, il che lascia intuire che ognuna di esse si è formata a profondità e condizioni di temperatura differenti nel corso della storia geologica. Alcune di queste faglie e fratture si sono probabilmente generate nel corso di terremoti, e pertanto un’analisi più approfondita ci aiuterà a comprendere le caratteristiche geologiche potenzialmente responsabili della generazione dei sismi nel granito del Rotondo. 26 Aprile 2023
Questo testo è stato pubblicato nell'ultimo numero del "Gazzettino di Bedretto".
06/04/2023
Il professor Domenico Giardini ha guidato un gruppo altamente motivato nel progetto per la creazione di un laboratorio in roccia su larga scala, unico nel suo genere in Svizzera. L’idea è diventata realtà con il BedrettoLab, in funzione dal 2019. In qualità di presidente del Consiglio di amministrazione di quest’ultimo, Giardini è pertanto fortemente coinvolto nelle decisioni sul presente e sul futuro di questa infrastruttura. Gli abbiamo posto delle domande inerenti allo sviluppo del laboratorio, ai temi su cui si concentra maggiormente nel suo lavoro al BedrettoLab e in merito alle sue visioni per il futuro.
Come ha avuto origine l’idea di creare un laboratorio nella roccia?
In passato, le conseguenze indesiderate dei progetti geotermici su larga scala come sismi percepiti o dannosi hanno dimostrato che è necessaria una migliore comprensione di ciò che succede in grande profondità se iniettiamo acqua o estraiamo acqua calda o fredda. La difficoltà consiste nel fatto che i giacimenti geotermici con temperature di almeno 180 °C, richieste per la produzione di energia elettrica, devono situarsi necessariamente a 4-6 chilometri di profondità in regioni non vulcaniche come la Svizzera. Normalmente non sappiamo molto del sottosuolo profondo e siamo costretti ad effettuare gran parte delle misurazioni dalla superficie. Pertanto, ci rendevamo conto che per sfruttare in futuro l’energia geotermica in Svizzera avremmo dovuto comprendere meglio i processi che avvengono in profondità. In Svizzera esistono già due laboratori sotterranei (MontTerri e Grimsel). Gli esperimenti che abbiamo condotto per due anni presso il Grimsel ci hanno consentito di lavorare ad alcune centinaia di metri di profondità e su una scala di poche decine di metri. Cercavamo tuttavia volumi rocciosi più estesi e profondità di 1-2 chilometri, quindi dovevamo trovare un luogo adatto con condizioni adeguate.
Come è avvenuto il processo di selezione per il BedrettoLab?
In Svizzera esistono molte gallerie ben note alla comunità geologica. Al momento di dare il via a questo nuovo laboratorio sotterraneo, ci siamo confrontati con i nostri geologi per sceglierne una adeguata. Alla fine sono stati individuati tre possibili tunnel e abbiamo scelto quello di Bedretto per vari motivi. Il primo criterio fondamentale era quello della geologia. Il granito di Bedretto è rappresentativo della geologia del basamento della Svizzera e il fatto che il tunnel non sia cementato per oltre 5 chilometri è incredibilmente utile per i nostri esperimenti. Possiamo «leggere» la storia della galleria dalle sue pareti e soprattutto possiamo vedere le faglie. Un secondo punto a favore del tunnel di Bedretto riguarda la logistica, che comprende anche aspetti legati alla sicurezza. Le due uscite – verso la Val Bedretto da un lato e verso la galleria del Furka dall’altro – garantiscono l’accessibilità in caso di emergenza. Inoltre, il tunnel è facilmente raggiungibile con i mezzi pubblici o in auto. Sono questi i maggiori vantaggi scientifici e pratici. Infine, il fatto che la galleria sia di proprietà della società ferroviaria Matterhorn Gotthard Bahn (MGB), che gestisce l’infrastruttura ed è interessata alla sua manutenzione, si è rivelato estremamente vantaggioso: la MGB è diventata un partner prezioso, che fornisce sempre un supporto costruttivo.
Quali sono per Lei gli aspetti più importanti dalla creazione del BedrettoLab?
In generale, sono veramente colpito dall’entusiasmo suscitato da questo progetto! Il fatto di avere delle persone che passano giorni e notti a lavorare in una profonda galleria sotto le Alpi non è certo scontato. E stiamo parlando di un gruppo numeroso: ora il nostro team comprende una quarantina di membri. Naturalmente, lavorare nel tunnel ha una componente avventurosa. Un grande incentivo, poi, è dato dal fatto che stanno lavorando alle frontiere della conoscenza. Tutti i dispositivi che abbiamo installato non sono standard: al contrario, abbiamo dovuto sviluppare soluzioni ad hoc. Anche questo è fonte di motivazione. Ogni giorno mi rendo conto che l’intero team sta dando il massimo. Dal mio punto di vista, questo entusiasmo è l’aspetto più appagante dell’intera operazione.
Qual è stata la sfida più difficile?
L’operazione più ampia di quanto prevedessimo. La parte contrattuale si è svolta in modo complesso, con molti accordi, progetti e ordini. È stato necessario far approvare gli ordini più rilevanti dal team legale dell’ETH, e successivamente dal suo comitato esecutivo per assicurare la conformità alle normative applicabili. In generale, questo rende l’intero processo amministrativo più esteso e complesso. Il lavoro sotterraneo è davvero costoso e dobbiamo garantire il finanziamento di tutte le nostre attività, oltre che dell’esercizio di un laboratorio sotterraneo funzionale e sicuro. A volte è difficile dimostrare il valore di alcuni interventi: ad esempio, un pozzo lungo 400 metri pieno di sensori cementati non fa una grande impressione visto dalla parete del tunnel, ma costituisce una struttura di ricerca molto sofisticata e costosa. In fin dei conti, l’amministrazione deve affrontare tematiche nuove, e lo stesso vale anche per noi. Infine, per avere un livello extra di monitoraggio e controllo intero abbiamo un comitato di supervisione composto da membri dell’amministrazione e della ricerca, che ci fornisce consulenza riguardo alle decisioni strategiche più importanti. In generale, la gestione di un laboratorio sotterraneo di queste proporzioni è molto interessante per le attività scientifiche che vi possiamo condurre, ma anche complessa.
Quali sono le scoperte più importanti per quanto riguarda la mitigazione dei sismi indotti nell’ambito di attività condotte nella profondità del sottosuolo?
Possiamo vantare numerosi primati. Ad esempio, abbiamo dimostrato per la prima volta che è possibile installare e progettare un giacimento in fasi diverse, e siamo stati in grado di provare che ciascuna di esse può essere condotta, monitorata e modellata separatamente. Con questo nuovo metodo si riduce al minimo la sismicità e si controlla dove scorre l’acqua. Si tratta di un approccio senza precedenti. Inizialmente lo abbiamo sperimentato con il progetto DESTRESS e successivamente lo abbiamo ulteriormente testato e sviluppato nell’ambito del progetto VALTER. Per Geo Energie Suisse (GES) è stato fondamentale per ottenere l’autorizzazione a procedere con il progetto geotermico a Haute-Sorne. Ora questi progetti ci hanno consentito di acquisire un gran numero di nuovi dati e conoscenze scientifiche, e parallelamente abbiamo imparato molto sulla geologia e il sistema di faglie. Inoltre, abbiamo appreso approfondite conoscenze sul comportamento dell’intera montagna. Tutto ciò è completamente nuovo, dal momento che abbiamo iniziato a installare strumenti che misurano le attività sismiche nel luogo in cui esse si verificano. Con i dati raccolti, stiamo cominciando a comprendere i movimenti sotterranei delle montagne. Tendiamo a considerare una montagna come un cumulo di roccia priva di vita, ma non è così: è un oggetto vivente.
All’inizio dell’estate cominceranno i lavori di costruzione di una nuova galleria laterale, che rientra nel progetto di ricerca sui terremoti denominato «FEAR». Può descrivere le finalità di questo tunnel?
FEAR è il maggior finanziamento finora concesso nell’ambito delle scienze della Terra dal programma ERC Synergy Grant dell’Unione europea, finalizzato a studiare i processi fisici dell’attivazione delle faglie e a comprendere come hanno origine i terremoti. In seguito ad indagini approfondite, ora conosciamo i sistemi di faglie presenti nel tunnel e sappiamo quali sono attive. Abbiamo identificato un sistema di faglie che si intersecano a vicenda. Per avvicinarci ad esse, abbiamo bisogno di una galleria laterale che segua una faglia sulla quale indurremo un piccolo terremoto e condurremo analisi approfondite sul comportamento prima, durante e dopo il sisma. Una serie di pozzi ci consente di monitorare la faglia e iniettare acqua da vicino, il che sarebbe impossibile dal tunnel principale.
A quali domande vorrebbe dare risposta nei prossimi cinque anni? Ha una visione per quanto riguarda il BedrettoLab?
Nel cuore sono un ricercatore ma cerco sempre di far sì che la mia ricerca generi prodotti e risposte utili per la società: di conseguenza, resto fedele a entrambe le finalità. Continuo ad essere convinto che una migliore comprensione delle modalità di insorgenza e cessazione di un sisma e di quando una faglia attiva diventa critica sarebbe enormemente vantaggiosa per molti settori della società in termini di mitigazione del rischio sismico. Che segnale ci sta dando una faglia attiva? Quando sta per verificarsi un terremoto? Quando e perché finisce? Sono tutte domande alle quali desideriamo dare risposta nel BedrettoLab. Abbiamo a che fare con un oggetto che può essere lungo centinaia di chilometri, se non addirittura migliaia; inoltre, la fase di preparazione può durare secoli, ma alla fine accade tutto in un secondo. Comprendere meglio tutti questi processi sarebbe fondamentale, come abbiamo visto nella tragica sequenza di terremoti verificatisi in Turchia-Siria a febbraio. Questa e la ricerca sull’estrazione e lo stoccaggio di energia geotermica restano le discipline chiave del BedrettoLab. Naturalmente, abbiamo anche ricercatori di altre discipline che utilizzano il tunnel per i loro ambiti di attività, ad esempio i geobiologi che attualmente stanno cercando forme di vita in grado di sopravvivere nei chilometri di roccia al di sotto della superficie. Dopotutto, tra pochi anni andrò in pensione e sono felice di sapere che la ricerca nel BedrettoLab continuerà ad essere portata avanti da colleghi più giovani con nuove idee.
28/02/2023
Dopo una pausa ricca di analisi e preparativi, il team del BedrettoLab sta conducendo una nuova serie di stimolazioni in continuità con il progetto VALTER e in preparazione del progetto FEAR. La prima stimolazione inizierà questa settimana con l'iniezione di volumi d'acqua relativamente piccoli nell'arco di poche ore.
L'obiettivo principale di queste stimolazioni è quello di studiare il pre-condizionamento dello stress. In particolare, verrà testato il comportamento delle singole fratture aumentando la pressione del fluido. Queste indagini sono un importante prerequisito per l'imminente esperimento FEAR. Le stimolazioni successive, che saranno condotte in marzo e aprile, si concentreranno sull'aumento della trasmissività della roccia ospite, essenziale per la generazione di un serbatoio geotermico.
Come per tutte le attività del BedrettoLab, la sicurezza è la priorità assoluta, e questo vale anche per le prossime stimolazioni. Abbiamo implementato diversi livelli di sicurezza per garantire che la sismicità non raggiunga livelli critici. Poiché monitoriamo da vicino le stimolazioni con il nostro sistema di misurazione eccezionalmente denso e altamente sensibile, possiamo identificare quasi in tempo reale i cambiamenti all'interno del volume di roccia di interesse. Ciò consente di rivalutare i pericoli in continuo aggiornamento. Se vengono raggiunte soglie di sicurezza predefinite in termini di magnitudo o vibrazioni, l'iniezione viene interrotta e viene avviato lo spurgo. 28 Febbraio 2023
14/02/2023
Un gruppo di scienziati del team del BedrettoLab ha recentemente condotto degli esperimenti nella miniera di sale di Merkers, in Germania, con l'obiettivo di calibrare una serie di sensori sismici. La calibrazione di questi sensori è essenziale per dedurre misure fisiche quantitative dalla registrazione dei movimenti del suolo originati dall’attività sismica presso il BedrettoLab. I sensori saranno poi installati nei fori di trivellazione del progetto FEAR, che ha come obiettivo la misurazione di terremoti di bassa magnitudo, la cosiddetta "pico-sismicità", di magnitudo compresa tra Mw -6 e -2. La particolarità di questi terremoti di piccola magnitudo è che solitamente non sono percepiti dall’uomo e irradiano energia ad alta frequenza (cioè 1 - 100 kHz), una banda di frequenza che è stata oggetto dei recenti esperimenti. I risultati ottenuti ci permettono di calibrare i sensori installati e di quantificare fisicamente i terremoti pico-sismici.
La miniera di sale ha offerto un ambiente ideale per la calibrazione di questi sensori, poiché la roccia salina ha una struttura semplice e omogenea e una bassa attenuazione. In generale, la calibrazione dei sensori richiede un ambiente ideale, ovvero che le misure di specifici valori fisici vengano eseguite senza interferenze. Nel granito, come quello del BedrettoLab, la velocità delle onde che viaggiano attraverso il volume della roccia è perturbata a causa di fratture e faglie che rendono la calibrazione molto difficile.
Per gli esperimenti di calibrazione sono stati installati diversi sensori attorno a un pilastro di sale di circa 40 m per 40 m. Per innescare le onde sismiche nel pilastro sono state impiegate diverse sorgenti artificiali, in particolare un pendolo a sfera d'acciaio. Le onde sismiche registrate da un sensore sono state poi confrontate con un sensore laser di riferimento e con i modelli che prevedono il campo di onde sismiche, portando infine alla calibrazione.
L'esperimento (SaMiEx) ha beneficiato di diversi partner, in particolare la Società per la ricerca sui materiali e la geofisica (Gesellschaft für Materialprüfung und Geophysik, GMuG) e il Centro di ricerca tedesco per le geoscienze (GFZ), ma anche l'Istituto di sismologia mineraria (IMS), Kistler Instruments AG e Elsys Instruments AG. 14 febbraio 2023
16/01/2023
The drilling campaign for additional FEAR boreholes started last week. In the next two weeks, eight boreholes with lengths of 9 to 12 meters each will be drilled. They are designed for the placement of highly sensitive acoustic emission sensors which will be part of the initial phase of the FEAR Integrated Monitoring System (FIMoS). The full FIMoS, which will be built in phases, will be a large array of multi-disciplinary sensors installed in boreholes drilled from the to-be-constructed FEAR side tunnel and near the target rupture planes. FIMoS is designed to monitor, record, and image faulting processes at very close distances with high precision. We expect to record more than 100’000 micro-earthquakes in the magnitude range -4 to 2 throughout the duration of the FEAR project.