Geo-structural monitoring of linear infrastructures

La tesi affronta il tema del monitoraggio e dell’ispezione delle gallerie in contesti geologicamente e geomorfologicamente complessi, con particolare attenzione all’interazione tra infrastruttura e terreno circostante. In un Paese come l’Italia, caratterizzato da una rete estesa di opere sotterranee, dall’invecchiamento di molte infrastrutture esistenti e dall’aumento dei rischi idro-geomorfologici, emerge la necessità di sviluppare approcci più oggettivi, integrati e orientati alla manutenzione predittiva. L’obiettivo della ricerca è proporre e validare una metodologia multi-scala capace di combinare il monitoraggio delle deformazioni del suolo da satellite con l’ispezione interna ad alta risoluzione e la ricostruzione tridimensionale del rivestimento delle gallerie. A tal fine, sono state integrate tecniche InSAR per l’analisi dei movimenti del terreno su ampia scala, un metodo innovativo di ricostruzione 3D da immagini lineari acquisite con sistema mobile e un ambiente geospaziale tridimensionale per la visualizzazione congiunta dei dati interni ed esterni. La procedura è stata applicata a tre casi studio reali: una galleria in costruzione al confine tra Francia e Italia, una galleria autostradale in Italia centrale e due gallerie dell’Italia meridionale. I risultati mostrano che l’approccio proposto consente di individuare deformazioni del terreno potenzialmente interferenti con i tracciati delle gallerie, documentare difetti del rivestimento con accuratezza sub-millimetrica e mettere in relazione il quadro di danneggiamento interno con i processi geomorfologici esterni. Nel complesso, la ricerca propone una soluzione innovativa per l’ispezione e la valutazione della sicurezza delle gallerie, contribuendo alla transizione verso una gestione delle infrastrutture più digitale, quantitativa e preventiva. The thesis addresses tunnel monitoring and inspection in geologically and geomorphologically complex environments, with particular attention to the interaction between underground infrastructure and the surrounding ground. In a country such as Italy, characterized by an extensive tunnel network, ageing transport infrastructure, and increasing hydro-geomorphological hazards, there is a growing need for more objective, integrated, and predictive approaches to inspection and maintenance. The main objective of the research is to propose and validate a multi-scale methodology combining satellite-based ground deformation monitoring with high-resolution internal inspection and three-dimensional reconstruction of tunnel linings. To this end, the study integrates InSAR techniques for large-scale ground-motion analysis, an innovative model-driven 3D reconstruction method based on linear imagery acquired by a mobile system, and a 3D geospatial environment for the joint visualization of internal and external datasets. The workflow was applied to three real case studies: a tunnel under construction at the French-Italian border, a highway tunnel in Central Italy, and two tunnels in Southern Italy. The results show that the proposed approach can detect ground deformation processes potentially interfering with tunnel alignments, document lining defects with sub-millimetric accuracy, and relate internal damage patterns to external geomorphological processes within a unified 3D framework. Overall, the research proposes an innovative solution for tunnel inspection and safety assessment, supporting the transition toward more digital, quantitative, and preventive infrastructure management.