La geomeccanica studia il comportamento meccanico di terreni, rocce e ammassi rocciosi. È una disciplina comune a ingegneria mineraria, geotecnica civile, gallerie, fondazioni, pendii e scavi profondi.
I problemi geomeccanici combinano tre aspetti: lo stato tensionale naturale, la resistenza del materiale e l’azione dell’acqua nei pori o nelle fratture. Una relazione cardine è il principio delle tensioni efficaci:
che separa tensione totale e pressione interstiziale. La resistenza al taglio è spesso descritta con Mohr-Coulomb:
In questa formula c' è la coesione efficace, \varphi' l’angolo di attrito efficace e \sigma'_n la tensione normale efficace sul piano di possibile scorrimento. L’acqua è decisiva perché un aumento della pressione interstiziale riduce \sigma' e quindi la resistenza disponibile, anche se la tensione totale non cambia.
Per le rocce fratturate si usano anche classificazioni dell’ammasso e criteri come Hoek-Brown. La resistenza non dipende solo dalla roccia intatta, ma da discontinuità, giunti, alterazione, spaziatura delle fratture, rugosità, riempimenti, acqua e orientazione rispetto allo scavo o al pendio. In un ammasso roccioso, il piano debole può essere una frattura preesistente e non un piano generato dal carico.
Le grandezze operative più comuni sono stato tensionale, deformabilità, permeabilità, resistenza al taglio, fattore di sicurezza e spostamenti attesi. In un problema reale il collasso non è l’unico criterio: anche cedimenti eccessivi, convergenze in galleria, subsidenza o fessurazioni possono rendere inaccettabile l’opera prima della rottura ultima.
La geomeccanica combina prove di laboratorio, prove in sito, rilievi geologici, monitoraggio e modelli numerici. Le prove triassiali o di taglio diretto forniscono parametri meccanici; prove pressiometriche, dilatometriche o geofisiche aiutano a stimare rigidezza e struttura del sottosuolo; il monitoraggio con estensimetri, inclinometri e piezometri verifica se il comportamento reale segue le ipotesi di progetto.
In pratica la geomeccanica serve a decidere se un pendio resta stabile, se un pilastro minerario regge, quale supporto richiede una galleria, quanta spinta riceve un muro e come l’acqua modifica il margine di sicurezza. Un errore tipico è trattare terreno o roccia come un materiale omogeneo da manuale: la variabilità spaziale e la storia geologica spesso governano il risultato più dei valori medi dei parametri.