Comune di CAPORCIANO PIANO DI RICOSTRUZIONE. Provincia di L Aquila ELABORATI. Responsabile Scientifico: Prof. Arch. Maria Cristina Forlani

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1 Comune di CAPORCIANO Provincia di L Aquila PIANO DI RICOSTRUZIONE Responsabile Scientifico: Prof. Arch. Maria Cristina Forlani Ottobre 2014 INTEGRATO per parere Genio Civile regionale prot ELABORATI A2 DEFINIZIONE DEI CRITERI E DELLE MODALITA DI INTERVENTO GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, IDROGEOLOGIA E MICROZONAZIONE SISMICA DI LIVELLO 1 avanzato DELL ABITATO DI CAPORCIANO Responsabile: Prof. Geol. Paolo Boncio Gruppo di lavoro: Paolo Boncio1, Bruno Pace1, Rita De Nardis1 Marcello Buccolini2, Francesco Visini1 RUP: geom. Francesco Corsi

2 PIANO DI RICOSTRUZIONE DI CAPORCIANO (AQ) GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, IDROGEOLOGIA E MICROZONAZIONE SISMICA DI LIVELLO 1 avanzato DELL ABITATO DI CAPORCIANO INDICE 1 - INTRODUZIONE CONOSCENZE PREGRESSE SULLA GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA ED ASSETTO IDROGEOLOGICO GEOMORFOLOGIA LITOLOGIA COPERTURE SUBSTRATO TETTONICA MISURE DI RUMORE SISMICO AMBIENTALE A STAZIONE SINGOLA (TECNICA HVNSR) E CARTA DELLE FREQUENZE FONDAMENTALI DI VIBRAZIONE CARTA DELLE MICROZONE OMOGENEE IN PROSPETTIVA SISMICA (MOPS) RACCOMANDAZIONI TECNICHE GEOLOGICHE E GEOMORFOLOGICHE OPERE CITATE APPENDICE 1 - ANALISI DEL GRADO DI FRATTURAZIONE DEL SUBSTRATO LAPIDEO ELENCO DELLE TAVOLE: TAVOLA 1: CARTA DELLE INDAGINI TAVOLA 2A: CARTA GEOLOGICO-TECNICA TAVOLA 2B: SEZIONI GEOLOGICHE TAVOLA 3: CARTA DELLE MICROZONE OMOGENEE IN PROSPETTIVA SISMICA TAVOLA 4: CARTA DELLE PENDENZE TAVOLA 5: CARTA DELLE FREQUENZE FONDAMENTALI DI VIBRAZIONE TAVOLA 6:CARTA DEL FATTORE DI AMPLIFICAZIONE TOPOGRAFICO 1

3 PIANO DI RICOSTRUZIONE DI CAPORCIANO (AQ) GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA, IDROGEOLOGIA E MICROZONAZIONE SISMICA DI LIVELLO 1 avanzato DELL ABITATO DI CAPORCIANO RELAZIONE TECNICO-ILLUSTRATIVA A CURA DI: PAOLO BONCIO 1, BRUNO PACE 1, RITA DE NARDIS 1, MARCELLO BUCCOLINI 2 E FRANCESCO VISINI 1 1) Università di Chieti Pescara, Dipartimento di Scienze Umanistiche e della Terra 2) Università di Chieti Pescara, Dipartimento di Ingegneria e Geotecnologie 1 - INTRODUZIONE L obiettivo del Gruppo di Lavoro Sistema geologico, geomorfologico ed idrogeologico è stato quello di realizzare una Microzonazione Sismica di Livello 1 (MS-L1) avanzata dell abitato di Caporciano. Una MS-L1 ha come prodotto finale una Carta delle Microzone Omogenee in Prospettiva Sismica, che rappresenta un prodotto propedeutico indispensabile per ogni successivo livello di approfondimento, con applicabilità immediata sia in fase di emergenza o post-emergenza (es. per la ricostruzione) sia, e soprattutto, in fase di pianificazione del territorio (si veda Gruppo di Lavoro MS Indirizzi e criteri per la microzonazione sismica. Conferenza delle Regioni e delle Province autonome - Dipartimento della protezione civile, Roma, 3 vol. e Dvd). Viene utilizzato il termine avanzata poiché alle informazioni tipiche della MS-L1 vengono aggiunte informazioni quantitative derivanti da indagini specifiche, tipiche dei livelli di approfondimento superiori, quali rilevamenti di dettaglio e misurazioni sperimentali del rumore sismico ambientale per la caratterizzazione delle frequenze fondamentali dei terreni. Un aspetto fondamentale per ogni studio di Microzonazione Sismica è la raccolta di tutti i dati esistenti ( Carta delle Indagini, Tavola 1) e soprattutto la definizione in dettaglio delle caratteristiche geologiche e geomorfologiche dell area, che vengono presentate nella Carta geologico-tecnica in scala 1:2000 (Tavola 2a) e nelle sezioni geologiche (Tavola 2b). Per il seguente studio, il rilevamento geologico di base è stato integrato con una dettagliata analisi della fratturazione dei litotipi litoidi appartenente al substrato (Appendice 1). La Carta delle Microzone Omogenee in Prospettiva Sismica (Tavola 3), sempre in scala 1:2000, è stata ottenuta dal dato geologico di superficie, integrato con le indagini di sottosuolo pre-esistenti e con i risultati di misure 2

4 di rumore sismico ambientale, sintetizzate nella Carta delle frequenze fondamentali di vibrazione (Tavola 5). Nella Tavola 4 viene riportata la Carta delle pendenze, utile per valutare le zone suscettibili di amplificazione topografica. Relativamente alle possibili amplificazioni topografiche, nella Tavola 6 viene riportata la Carta del fattore di amplificazione topografico, calcolato mediante l utilizzo degli abachi di Indirizzi e criteri per la microzonazione sismica (Gruppo di Lavoro MS, 2008). 2 - CONOSCENZE PREGRESSE SULLA GEOLOGIA, GEOMORFOLOGIA ED ASSETTO IDROGEOLOGICO La cartografia geologica di riferimento è rappresentata dalla Carta Geologica D Italia alla scala 1: del progetto CARG-Abruzzo, Foglio 360 Torre de Passeri, stampata nel 2005 (Fig. 1). Tale carta rappresenta un notevole progresso conoscitivo rispetto alla precedente cartografia nazionale in scala 1: (F. 140 Sulmona) e costituisce una base di riferimento per le principali unità geologiche affioranti, ma il dettaglio è inadeguato per studi di MS. Figura 1 Stralcio della Carta Geologica D Italia alla scala 1: del progetto CARG-Abruzzo, Foglio 360 Torre de Passeri. Dal punto di vista geomorfologico ed idrogeologico, il Piano stralcio di bacino per l assetto idrogeologico della Regione Abruzzo (P.A.I.) classifica buona parte del centro abitato come area a 3

5 pericolosità elevata e a rischio di classe 3 (rischio elevato, Figg. 2a e 2b). Il tipo di pericolosità viene identificato in deformazioni superficiali lente di versante (stato: quiescente) ma è ben noto come le instabilità dell abitato di Caporciano siano dovute sostanzialmente a diffusi crolli di cavità antropiche (si veda anche l Inventario dei Fenomeni Franosi in Italia - Progetto IFFI). La problematica è nota da tempo e negli ultimi 20 anni sono stati realizzati vari interventi di consolidamento. Figura 2a Stralcio della Carta della Pericolosità da Frana da Piano stralcio di bacino per l assetto idrogeologico della Regione Abruzzo (P.A.I.). 4

6 Figura 2b Stralcio della Carta del Rischio da Frana da Piano stralcio di bacino per l assetto idrogeologico della Regione Abruzzo (P.A.I.). 3 - GEOMORFOLOGIA L'area di Caporciano può essere divisa in tre zone con caratteristiche geologiche e geomorfologiche diverse (Fig. 3, Tavv. 2a e 2b): 1) il rilievo su cui sorge il centro storico di Caporciano, 2) la piana ad oriente del rilievo e 3) la valle a sudovest del rilievo che nel tratto terminale taglia in direzione circa est-ovest la parte meridionale dell'abitato (qui denominata Valle di San Pietro). 1) Il rilievo di Caporciano. Il rilievo di Caporciano si sviluppa in direzione nordovest-sudest; la quota massima è di 861 m s.l.m.. Il versante più pendente è quello orientale, con pendenze che nella parte medio-alta sono superiori a 20. Nella parta bassa del versante, le pendenze medie scendono a e diminuiscono progressivamente fino al raccordo con l'antistante piana. Un elemento geomorfologico ricorrente nell'intera area di Caporciano è la presenza di scarpate di altezza anche superiore 20 m, sia naturali, legate a motivi lito-strutturali, che di origine antropica. 2) La piana ad oriente del rilievo. Immediatamente ad est del rilievo, c'è una vasta area subpianeggiante o con deboli pendenze, a quote comprese fra 740 e 750 m s.l.m.. Si tratta della porzione sud-occidentale della piana di Castelnuovo-Navelli, occupata durante il Pleistocene 5

7 inferiore da un bacino lacustre. Il settore meridionale dell area di piana è ricoperto da una conoide alluvionale, di probabile età Pleistocene superiore - Olocene, alimentata dalla Valle di San Pietro. 3) La Valle di San Pietro. La Valle di San Pietro delimita verso occidente il rilievo di Caporciano. Si tratta di una valle a fondo piatto, di larghezza variabile tra m a 90 m circa, che drena le acque superficiali dai settori nord-occidentali e occidentali verso quelli orientali (area della piana). Procedendo dai settori settentrionali verso quelli meridionali, la valle ha una direzione inizialmente NW-SE, poi NNW-SSE ed infine circa E-W. Nel tratto finale a direzione circa E-W, la valle attraversa la porzione meridionale dell abitato di Caporciano. Fig. 6 Fig. 5 Rilievo di Caporciano Fig. 4b Fig. 9b Fig. 7b Valle di San Pietro Fig. 9a Fig. 7a Fig. 4a Fig. 8 Figura 3 Vista aerea dell abitato di Caporciano con ubicazione delle figure citate nel testo. Nel complesso, l'abitato di Caporciano non presenta una particolare predisposizione naturale al dissesto. Dissesti possono essere legati alla presenza nel sottosuolo della fitta rete di cunicoli e cavità antropiche scavate su più livelli sia nelle ghiaie dell'unità all1 che nei calcari fratturati. L'infiltrazione dell'acqua nella roccia fratturata e la percolazione all'interno delle cavità può rendere problematiche le condizioni di stabilità delle volte. Processi geomorfologici in atto sono riconducibili esclusivamente all'azione della gravità con la presenza di limitate falde detritiche 6

8 attive ed all'azione delle acque correnti di superficie che modellano fossi di erosione concentrata e vallecole a conca, soprattutto nelle valli che confluiscono da sud nella Valle di San Pietro. E' anche attiva una morfogenesi riconducibile al processo carsico che in prossimità dell'abitato non si esplica con manifestazioni in superficie, mentre non è da escludere la presenza di carsismo ipogeo. 4 - LITOLOGIA Di seguito sono descritte le differenti litologie cartografate (Tav. 2), dalle formazioni più giovani (coperture, cioè depositi continentali quaternari e antropici) a quelle più antiche (substrato, cioè depositi marini pre-quaternari). Le sigle e le nomenclature utilizzate per le formazioni del substrato fanno riferimento a quelle stabilite nella legenda della Carta Geologica D Italia alla scala 1: del progetto CARG-Abruzzo, Foglio 360 Torre de Passeri COPERTURE Depositi antropici (ant). Materiale di riporto a granulometria mista. Si tratta perlopiù di materiale naturale rimaneggiato a prevalente tessitura ghiaiosa (Olocene) Coperture eluvio-colluviali (col). Si rilevano soprattutto al centro della valle di San Pietro, dove sono costituite perlopiù da depositi recenti (Olocene) a tessitura limoso-argillosa o limoso-sabbiosa, sciolti o poco addensati/consistenti, con abbondante ghiaia, talora prevalente (Fig. 4a). col a b Figura 4 Coperture eluvio-colluviali nella Valle di San Pietro (a) e nel centro abitato (b). Accumuli colluviali, a tessitura prevalentemente ghiaiosa, sciolti o poco addensati, si rilevano anche sul versante occidentale del rilievo di Caporciano, all interno del centro abitato (Fig. 4b), dove appoggiano direttamente sul substrato calcareo e sono probabilmente misti a materiale naturale rimaneggiato dall uomo. 7

9 4.1.3 Depositi di versante (ver). Sono costituiti da prevalenti ghiaie eterometriche, da angolose a sub-arrotondate, con abbondante matrice limoso-sabbiosa marrone o bruno-rossastra, sciolte o poco addensate. Si rilevano lungo i bordi della valle di San Pietro ed al piede del versante orientale del rilievo di Caporciano, dove costituiscono una falda detritica (Fig. 5) (Pleistocene superiore - Olocene). Figura 5 Depositi di versante al piede del versante orientale del rilievo di Caporciano Depositi alluvionali (all). I depositi alluvionali costituiscono il litotipo dominante fra i terreni di copertura. Questi sono stati distinti in tre unità, sulla base della cronologia relativa di sedimentazione: all3, all2 ed all1. Unità all3 (Pleistocene superiore Olocene) Si tratta di depositi di conoide alluvionale che formano la piccola conoide all interno della valle di San Pietro, immediatamente a sudest dell omonima chiesa, e l ampia conoide a basso angolo posta nella zona della piana, ad oriente del rilievo di Caporciano. La conoide di San Pietro è costituita da ghiaie e ghiaie sabbiose a clasti subarrotondati o sub-angolosi con matrice scarsa o assente. Per la conoide orientale, alimentata dalla valle di San Pietro, i dati di superficie non consentono di caratterizzare adeguatamente i caratteri tessiturali. Le evidenze di terreno suggeriscono una litologia ghiaiosa, con matrice limoso-argillosa bruna molto abbondante. Unità all2 (Pleistocene medio?) In questa unità sono stati cartografati depositi di conoide alluvionale, formati da conglomerati a ciottoli arrotondati e sub-arrotondati, cui si intercalano o si 8

10 interdigitano depositi più francamente di versante, costituiti da brecce. La matrice è rosata o rossa. I depositi sono grossolanamente stratificati e contengono orizzonti di paleosuoli molto consistenti/cementati rossastri e crostoni carbonatici decimetrici (estremità nordovest di Caporciano; Fig. 6). Figura 6 Unità all2, affiorante nel settore di nordovest di Caporciano, qui costituita prevalentemente da brecce in matrice rosata con crostoni carbonatici e paleosuolo rosso. Unità all1 (Pleistocene inferiore medio?) Affiora diffusamente lungo il versante orientale del rilievo di Caporciano, a quote generalmente inferiori a m s.l.m., ed a cavallo del tratto E-W della valle di San Pietro. Un lembo discontinuo è stato rilevato anche all interno dell abitato, lungo il versante occidentale. Questa unità è costituita da alluvioni antiche, che rappresentano i depositi di chiusura dell'antica depressione lacustre di Castelnuovo-Navelli. Si tratta prevalentemente di ghiaie eterometriche medie e grossolane (diametro prevalente da 1 a 10 cm), da sub-angolose a sub-arrotondate, grano-sostenute, con scarsa matrice limosa bianca o sabbiosa giallastra e rari orizzonti centimetrici discontinui di sabbie molto fini (Fig. 7). Le ghiaie sono da non organizzate a stratificate, con clino-stratificazione di verso est (Fig. 8). Nella parte inferiore, sono presenti corpi non organizzati di ghiaie angolose e sub-angolose fortemente eterometriche più 9

11 grossolane (diametro anche > 20 cm). Nella parte alta, strati di ghiaie più fini (diametro prevalente da 1 a 5 cm), sub-arrotondate e arrotondate, con maggiore matrice limoso-sabbiosa bianca. Le ghiaie sono da addensate a molto addensate, localmente moderatamente addensate; la parte superiore può essere debolmente cementata. Buona parte delle cavità antropiche di Caporciano sono state scavate all'interno di questa unità. Verso occidente, tale unità è in appoggio sui calcari dell'unità CCG (si veda oltre). La traccia del contatto fra le due unità è in larga parte incerto a causa dell'intensa urbanizzazione. Verso oriente, la base dell'unità non è osservabile perché ricoperta da depositi più recenti ma è possibile ipotizzare un appoggio sui depositi lacustri antichi (unità lac, si veda oltre). a b Figura 7 Depositi ghiaiosi grossolanamente stratificati dell unità Unità all1 affioranti nel centro abitato (a) e all interno di una cavità antropica (b). Figura 8 Ghiaie e ghiaie sabbiose dell Unità all1 con clino-stratificazione verso est. 10

12 4.1.5 Depositi lacustri (lac). Evidenze sia geologiche che geomorfologiche ed alcuni dati di sondaggio indicano la presenza di depositi lacustri nella zona immediatamente a nord-nordest dell'area edificata. Si tratta dei depositi di riempimento dell'antica depressione lacustre del Pleistocene inferiore di Castelnuovo-Navelli. Sono costituiti prevalentemente da limi, limi argillosi e limi sabbiosi biancastri o marroni, consistenti; possono contenere intercalazioni sabbiose molto addensate. I depositi lacustri sono in parte ricoperti dai depositi di versante (unità ver ); più a sud, sono ricoperti da una conoide alluvionale più recente (unità all3 ) SUBSTRATO Calcari ciclotemici a gasteropodi (CCG). Formano gran parte del rilievo di Caporciano. Si tratta di calcari bianchi o beige stratificati, in strati da medi (10-30 cm) a spessi ( cm) di piattaforma carbonatica e di età Cretacico inferiore (Fig. 9). Gli strati immergono prevalentemente verso nord-nordest con pendenze deboli, perlopiù fra 15 e 20. Pendenze maggiori (35-40 ) si misurano nel settore settentrionale dell'area. Il grado di fratturazione dei calcari è molto variabile, da strati poco fratturati (meno di 10 fratture per metro cubo) a strati estremamente fratturati o cataclasati (si veda oltre). I risultati dell analisi del grado di fratturazione sono sintetizzati in termini di Volumetric Joint Count (Jv, ISRM, 1978) in Tavola 2 e vengono descritti in dettaglio in Appendice 1. a b Figura 9 Affioramento di calcari (CCG) poco fratturati all interno dell abitato (a) e di calcari fratturati all interno di una cavità antropica (b). 5 - TETTONICA 11

13 L elemento strutturale di maggiore interesse è rappresentato dalla faglia diretta che delimita verso occidente il rilievo di Caporciano. La faglia immerge verso sudovest con inclinazioni variabili da 58 a 77 (Fig. 10). Per buona parte della sua estensione longitudinale, essa rappresenta il contatto fra i calcari dell unità CCG e i depositi di versante dell unità ver. Questi ultimi si sono accumulati al tetto della faglia stessa. L età della faglia non è vincolata. Questo aspetto è particolarmente rilevante ai fini della microzonazione sismica, poiché se la faglia dovesse mostrare evidenze di riattivazione ripetuta durante gli ultimi anni, essa dovrebbe essere classificata come attiva e capace, con conseguenti ricadute in termini di Zone suscettibili di instabilità per faglia attiva e capace (si veda Gruppo di Lavoro MS, 2008). La faglia non è fra quelle attive e capaci note in letteratura. I dati geologici di superficie indicano che la faglia ha dislocato i depositi delle unità all1 e all2, quindi è certamente una faglia quaternaria con attività post-pleistocene inferiore (medio?). La struttura necessita di approfondimenti paleosismologici per definire una eventuale attività durante gli ultimi anni. NW SE CCG ver Figura 10 Panoramica della faglia diretta di Caporciano (evidenziata dalle frecce) nel settore nordoccidentale dell abitato di Caporciano e dettaglio del piano di faglia. 12

14 6 MISURE DI RUMORE SISMICO AMBIENTALE A STAZIONE SINGOLA (TECNICA HVNSR) E CARTA DELLE FREQUENZE FONDAMENTALI DI VIBRAZIONE Nell abitato di Caporciano e nelle aree circostanti è stata effettuata una campagna di misure di rumore sismico ambientale a stazione singola al fine di analizzare i rapporti spettrali fra le componenti orizzontale e verticale del moto (analisi Horizontal to Vertical Noise Spectral Ratio, HVNSR). L analisi dei microtremori attraverso la tecnica HVNSR consente di mettere in luce fenomeni di risonanza sismica, di stimare le frequenze alle quali il moto del terreno può essere amplificato (ad es. la frequenza fondamentale di risonanza del terreno) e fornire stime di massima circa la profondità del contrasto di impedenza che causa la risonanza sismica (soprattutto se le misure HVNSR vengono utilizzate in associazioni ad altre informazioni sismo-stratigrafiche). Complessivamente sono state acquisite 36 misure delle quali 35 sono state poi considerate attendibili per l analisi HVNSR (Tav. 5). 6.1 Strumentazione e metodologia I dati di rumore ambientale sono stati registrati con una stazione sismica digitale SARA a 24 bits. L acquisitore è collegato ad un sensore sismico velocimetrico triassiale Lennartz Le3D-5s dotato di elevata risoluzione (400 v/m/s), in grado di registrare livelli anche estremamente bassi di rumore ambientale nell intervallo di frequenza Hz. La stazione ha operato in modalità di acquisizione continua con passo di campionamento fissato a 250 campioni al secondo per un periodo di tempo compreso fra 40 min e 1 ora circa, in modo da avere delle registrazioni sufficientemente lunghe al fine di aumentare la significatività statistica del campione. I dati sono stati analizzati considerando preliminarmente finestre temporali della durata di 10s, 25s e 40s. Una volta verificato che il valore medio dei rapporti spettrali per ciascun sito fosse indipendente da tale scelta, sono state considerate finestre temporali della durata di 25 secondi. Tramite un algoritmo di detrigger sono state eliminate le finestre affette da evidenti disturbi transienti. Per le finestre selezionate sono stati calcolati gli spettri di Fourier per le tre componenti del moto (due orizzontali ed una verticale). Gli spettri sono stati successivamente lisciati secondo l algoritmo proposto da Konno ed Omachi che ne riduce le fluttuazioni rapide effettuando una media mobile con larghezza di banda variabile in funzione della frequenza centrale. Per ogni finestra selezionata sono stati successivamente calcolati i rapporti spettrali per le due componenti orizzontali e successivamente la loro media geometrica. Infine si è valutato il valore medio dei rapporti spettrali insieme alla sua deviazione standard. Le elaborazioni sono state effettuate con 13

15 l ausilio del software GEOPSY ( sviluppato in ambito universitario e fruibile in modo libero. 6.2 Risultati I risultati sono mostrati nella Tavola 5, dove le frequenze fondamentali di vibrazione del terreno (o frequenza di risonanza, F0) e le ampiezze dei relativi picchi nei rapporti spettrali H/V (A0) vengono confrontati con la carta delle MOPS. Quando presenti, vengono riportati anche i doppi picchi (F1 ed A1). Nella Tavola 5, per ogni misura vengono riportati: a) il rapporto medio H/V e la deviazione standard (±1σ) (in alto); b) gli spettri delle componenti orizzontali (blu e nero) e della componente verticale (rosso); e c) la polarizzazione del rapporto H/V (in basso). I principali risultati possono essere così riassunti: 1) Le aree ad est di Caporciano, caratterizzate dalla presenza dei depositi lacustri antichi (lac) sono caratterizzate da amplificazioni a bassa frequenza (F0< 1-2 Hz), ad indicare un contrasto di impedenza piuttosto profondo, a volte associate ad un doppio picco (F1) interpretabile come dovuto al contrasto di impedenza acustica fra coperture alluvionali o colluviali recenti ed i sottostanti depositi lacustri antichi. 2) La valle di San Pietro, ed in generale tutta le zone interessate da coperture colluviali o detritiche (prevalentemente nel settore occidentale di Caporciano) sono caratterizzate da amplificazioni ad alta frequenza (F0>2.5-5 Hz), che suggeriscono un contrasto di impedenza non eccessivamente profondo associabile alle coperture colluviali e detritiche in appoggio sul substrato lapideo, a volte associate ad un doppio picco (F1) a frequenze maggiori. 3) La zona di affioramento del substrato litoide, dove si sviluppa gran parte dell abitato di Caporciano, non è caratterizzato da curve H/V piatte, come ci si potrebbe aspettare in condizioni di substrato affiorante, anche quando il grado di fratturazione è basso. In generale, i rapporti H/V sono caratterizzati da un amplificazione che interessa un ampio range di frequenze, perlopiù compreso fra Hz e Hz. Non è stata osservata una chiara e sistematica relazione fra l amplificazione H/V ed il grado di fratturazione. Allo stato attuale delle conoscenze, sembrerebbe che le amplificazioni osservate possano essere attribuite tentativamente a fenomeni di amplificazione topografica, che troverebbero giustificazione nella configurazione di cresta appuntita del rilievo di Caporciano (si veda la Tav. 6). 14

16 7 CARTA DELLE MICROZONE OMOGENEE IN PROSPETTIVA SISMICA (MOPS) E stata realizzata una Carta delle Microzone Omogenee in Prospettiva Sismica (MOPS) (Tav. 3), secondo gli Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica (Gruppo di Lavoro MS, 2008). Per la realizzazione della carta si è tenuto conto, in questa fase, delle caratteristiche geologico-geomorfologiche di superficie, dei pochi dati di sottosuolo pre-esistenti e dei risultati delle indagini HVNSR (Tav. 5). La carta delle MOPS è suscettibile di modifiche e miglioramenti a seguito dell acquisizione di ulteriori dati geofisici. Sono state distinte: 1) zone stabili suscettibili di amplificazione locale per effetti stratigrafici e/o topografici e 2) zone suscettibili di instabilità. Le zone stabili (di affioramento del substrato lapideo rigido) su pendii con pendenze superiori a 15 o con situazioni morfologiche particolari (es. scarpate, zone di cresta), definite sia dalla costruzione di sezioni topografiche, sia utilizzando la Carta delle pendenze (Tav. 4), sono state considerate come suscettibili di amplificazioni per effetti topografici (si veda anche la Tav. 6). Nella carta delle MOPS (Tav. 3) non sono state rappresentate zone stabili. Gli affioramenti di substrato lapideo stratificato (unità CCG della Carta geologico-tecnica, Tav. 2) non molto fratturato, caratterizzato da Vs superiore a 800 m/s, sono stati considerati appartenenti alle zone stabili suscettibili di amplificazione per effetti topografici (Zona 1, si vedano anche le Tavv. 4 e 6). Le aree di substrato lapideo molto fratturato, con numero di fratture superiore a 15 per metro cubo (Jv > 15), sono state incluse in una zona stabile suscettibile di amplificazione per effetti stratigrafici a causa dell elevata fratturazione che potrebbe determinare un peggioramento delle caratteristiche meccaniche dell ammasso roccioso (Zona 2, si veda anche l Appendice 1). Non esistono però dati sui valori di Vs per tale zona. Il perimetro della zona è piuttosto incerto. Esso è stato tracciato tenendo conto sia dei punti di misura Jv, sia della distribuzione delle cavità antropiche realizzate nell unità CCG, che si suppone siano state realizzate a causa dell elevata fratturazione, e quindi la facilità di scavo, della roccia (si vedano le Tavv. 2 e 3). Tutte le aree con depositi di copertura continentali, che sono perlopiù non cementati, sono state considerate suscettibili di amplificazioni locali per effetti stratigrafici, con pericolosità variabile in funzione della locale stratigrafia (da Zona 3 a Zona 13). Le caratteristiche stratigrafiche di sintesi delle zone ed i dati di Vs disponibili sono indicati nella Tavola 3 e nelle sezioni di Tavola 2b. L unica zona suscettibile di instabilità riguarda una piccola area lungo il versante orientale di Caporciano interessata da massi in condizioni di pericolo per crollo/ribaltamento, che tuttavia sono stati stabilizzati recentemente mediante cavi ed imbracature in acciaio. Ad oggi, non è emersa la necessità di aggiungere ulteriori zone suscettibili di instabilità, quali liquefazione, cedimenti differenziali o faglie attive e capaci. Tuttavia, le incertezze circa l età della 15

17 faglia diretta di Caporciano rendono possibile l inserimento di tale tipologia di zona una volta posti i vincoli cronologici all attività della faglia. Nella carta delle MOPS sono riportate le planimetrie delle cavità antropiche ricavate dalla georeferenziazione delle Tavole tecniche del Progetto per le opere di consolidamento delle volte di caverne sottostanti il centro abitato di Caporciano (Ord. Min. Coor. Prot. Civ. n 952 FPC/ZA del 7 aprile 1987). Inoltre sono riportati gli ingressi delle cavità rilevate nel corso del presente studio e non riportate negli elaborati tecnici sopra detti. E possibile che ci siano ulteriori cavità che non è stato possibile osservare per l impossibilità di accedere ai vani interrati o seminterrati delle abitazioni. 8 RACCOMANDAZIONI TECNICHE GEOLOGICHE E GEOMORFOLOGICHE Di seguito vengono fornite una serie di raccomandazioni tecniche di tipo geomorfologico e geologico che emergono dai lavori di Microzonazione Sismica di Livello 1, con particolare attenzione alle aree interne alla perimetrazione del Piano di Ricostruzione. 8.1 RACCOMANDAZIONI DI TIPO GEOMORFOLOGICO 1) La Carta delle pendenze (Tav. 4) aiuterà a definire le zone in cui è possibile si verifichino amplificazioni per effetti topografici (pendii > 15 ), così come previsto dalla Norme Tecniche per le Costruzioni 2008 (NTC 2008), par Categorie di sottosuolo e condizioni topografiche. 2) Il rilievo di Caporciano ha le caratteristiche di una cresta rocciosa appuntita, con larghezza in cresta (pendenze inferiori a 10 ) minore di 1/3 della larghezza alla base (base del versante a pendenza superiore a 10 ) (si veda la Tav. 6). Le creste rocciose sono possibili fonti di amplificazioni del moto sismico. Una stima del fattore di amplificazione da metodi semplificati, ed alcuni suggerimenti sul valore da utilizzare, vengono riportati in Tavola 6. 3) Si dovrà prestare particolare attenzione alla vicinanza a scarpate morfologiche, tenendo conto che: a) le scarpate morfologiche (con pendenza > 45 ), una volta che l Ente Locale abbia provveduto alla corretta trasposizione nei propri strumenti urbanistici, costituiscono elemento di vincolo secondo le Norme di Attuazione del Piano Stralcio di Bacino per l Assetto Idrogeologico della Regione Abruzzo, cui si rimanda per la fattibilità di opere all interno delle fasce di rispetto; 16

18 b) le scarpate rocciose di altezza superiore a 10 m sono possibili fonti di amplificazione del moto sismico. Per una stima del fattore di amplificazione in prossimità di scarpate rocciose, si suggerisce di consultare gli Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica, par. 3.3 Abachi di riferimento per gli effetti topografici (Gruppo di Lavoro MS, 2008). N.B.: La cartografia CTR non possiede il dettaglio necessario per definire adeguatamente la geometria delle scarpate. Pertanto, qualora ci si trovi in prossimità di scarpate, si raccomanda l esecuzione di rilievi topografici. 4) Un aspetto particolarmente critico è rappresentato dalle cavità sotterranee, che potrebbero determinare instabilità per crollo in occasione di eventi sismici. Pertanto, si raccomanda di tenere conto delle cavità riportate nella carta delle MOPS (Tav. 3) e in generale di verificare l eventuale presenza di cavità sotterranee, anche con l aiuto di indagini geofisiche apposite, e di valutare la stabilità delle volte. 8.2 RACCOMANDAZIONI DI TIPO GEOLOGICO Facendo riferimento alla carta delle MOPS (Tav. 3): 1) Nelle zone 1 e 2 (substrato rigido), si ricorda che: a) nella zona 1 si considera la presenza di un substrato rigido. Tenendo conto che la definizione di substrato rigido comporta velocità delle onde di taglio (Vs) uguali o superiori a 800 m/s (es., NTC 2008), si sottolinea che in questa fase la definizione di substrato rigido si basa quasi esclusivamente su osservazioni geologiche, con pochissimi vincoli quantitativi sulle Vs (si veda la Tav. 1). E molto ragionevole che i litotipi poco fratturati osservati a Caporciano costituiscano effettivamente un substrato rigido ma comunque è opportuno verificare i valori di Vs con adeguate analisi geofisiche. b) In presenza di substrato lapideo molto fratturato, con numero di fratture superiore a per metro cubo (Jv > 10-15), si potrebbero avere amplificazioni del moto sismico. In generale, è opportuno quantificare le proprietà meccaniche del substrato (es. Vs) in funzione del grado di fratturazione; 2) Nelle zone stabili suscettibili di amplificazione locale per effetti stratigrafici, in generale si dovranno verificare nel dettaglio gli spessori dei depositi di copertura e le relative Vs, al fine di valutare se l approccio semplificato di NTC 2008 sia applicabile ed eventualmente definire la categoria di sottosuolo appropriata. Nel caso in cui l approccio semplificato di NTC 2008 non sia 17

19 applicabile, o nel caso in cui si voglia raggiungere un maggiore livello di dettaglio, saranno necessari studi di risposta sismica locale. 3) Per la faglia diretta di Caporciano sono necessari approfondimenti paleosismologici per verificare se sussistono le condizioni per una eventuale classificazione come faglia attiva e capace (si veda Gruppo di Lavoro MS, 2008). Solo nel caso in cui la faglia venga definita come attiva e capace, dovrà essere applicata una Zona suscettibile di instabilità per faglia attiva e capace. 9 OPERE CITATE Gruppo di Lavoro MS, 2008 Indirizzi e Criteri per la Microzonazione Sismica. Conferenza delle Regioni e delle Provincie autonome, Dipartimento della protezione civile, Roma, 3 vol. e Cdrom. NTC (2008) - Norme Tecniche per le Costruzioni. DM 14 gennaio 2008, Gazzetta Ufficiale n. 29 del 4 febbraio 2008, Supplemento Ordinario n. 30, Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato, Roma ( 18

20 APPENDICE 1 ANALISI DEL GRADO DI FRATTURAZIONE DEL SUBSTRATO LAPIDEO La fratturazione dell ammasso roccioso viene definita in base al numero, la spaziatura e le condizioni dei giunti, qualunque sia la sua origine e la sua tipologia (ad es. fratture legate ai processi deformativi o stratificazione). Il grado di fratturazione si esprime generalmente attraverso il valore dell indice RQD (rock quality designation), parametro che si misura sugli spezzoni prelevati nei sondaggi. In base al suo valore si definisce la qualità dell ammasso roccioso. Malgrado la sua utilità però questo indice non considera aspetti come la giacitura, la spaziatura, i riempimenti e altre proprietà dei giunti, che possono essere esaminati attraverso osservazioni fatte in campagna. In particolare possono essere definiti anche altri parametri per valutare il grado di fratturazione ( e Jv) che sono definiti nel paragrafo seguente. Nel caso di Caporciano (AQ) la localizzazione delle analisi è stata pianificata al fine di caratterizzare l insieme della fratturazione nell area del centro storico e in zone limitrofe, ed in particolare ove affioranti litotipi calcarei. In totale sono stati eseguiti 24 stop strutturali. ACQUISIZIONE DATI L acquisizione dei dati di fratturazione è stata organizzata al fine di definire le caratteristiche di fratturazione (tipologia ed organizzazione delle fratture), le proprietà dell insieme della fratturazione (organizzazione in set di fratture, gerarchia, lunghezza, spaziatura, densità) e la loro relazione con differenti livelli stratigrafici (stratigrafia meccanica). Ogni dato di frattura osservato è stato classificato in accordo con la seguente classificazione, generalmente accettata in geologia strutturale: con il termine frattura si definisce una rottura discreta in un ammasso roccioso, sviluppatasi in ambiente fragile, con perdita di coesione. Frattura è un termine generale e comprende faglie, joints e vene. JOINTS: fratture di origine geologica, lungo le quali non avviene una dislocazione apprezzabile. Essi sono generalmente organizzati in set di joints paralleli o sub-paralleli, definiti joints sistematici (joints non sistematici sono organizzati in maniera irregolare); set di joints differentemente orientati sono noti con il nome di joint systems. La lunghezza dei joints può variare notevolmente e la variazione può spesso essere legata al tipo di roccia. VENE: fratture dove il volume compreso tra le due pareti della frattura è riempito da materiale di spessore apprezzabile (> 1 mm), come quarzo o calcite. FAGLIE: superfici o zone di frattura, lungo le quale una dislocazione apprezzabile ha avuto luogo durante una deformazione fragile, ed è distinguibile alla scala dell affioramento. 19

21 Per questo lavoro i dati di fratturazione sono stati acquisiti misurando l orientazione (direzione, immersione ed inclinazione), e la spaziatura delle fratture. L acquisizione dei dati è stata effettuata utilizzando due differenti metodologie: scan line e scan area. Il metodo scan line consiste nel rilevare e misurare orientazione, lunghezza e spaziatura di tutte le fratture che intersecano una linea immaginaria ipotizzata dal rilevatore, per una lunghezza stabilita dalle finalità dello studio. Per questo lavoro le scan line effettuate hanno avuto lunghezze variabili tra 1 e 8 metri. Il metodo scan area, similmente, consiste nel misurare l orientazione di tutte le fratture che si trovano all interno di un quadrato immaginario, di dimensioni stabilite. Per questo lavoro le scan area effettuate hanno avuto una dimensione di circa 100 cm per lato. ELABORAZIONE DATI Tutti i dati della fratturazione misurati sono stati analizzati utilizzando diagrammi e plottaggi statistici. Tra questi, per le finalità del presente lavoro, sono stati utilizzati stereogrammi e contour plots, in cui le orientazioni delle ciclografiche delle fratture ed i contour dei relativi poli (rappresentazione stereografica della retta normale ad un piano) di ogni singola frattura, forniscono informazione sulle possibili famiglie di fratture eventualmente distinguibili. L orientazione dell insieme dei dati raccolti in ogni stazione strutturale (scan lines e scan areas), sono stati riassunti in plottaggi su uno stereogramma (proiezioni stereografiche) dell insieme dei dati e contour plots poli-fratture. Inoltre è stato realizzato anche un diagramma a rosa sul totale dei dati raccolti, al fine di individuare le differenti famiglie di fratture. Le proiezioni stereografiche sono uno strumento utilissimo per risolvere problemi di geologia strutturale. Utilizzando la tecnica delle proiezioni stereografiche, piani e linee vengono rappresentati rispetto ad una sfera di riferimento. Le linee ed i piani rappresentati vengono immaginati come passanti per il centro della sfera di proiezione ed intersecanti il sue emisfero inferiore. Le linee intersecano l emisfero inferiore come punti, i piani come grandi cerchi. La proiezione dell emisfero inferiore ad una piano di riferimento equatoriale, passante per il centro della sfera, consente di ridurre i dati tridimensionali a disposizione in due dimensioni. Il piano equatoriale è appunto il piano della proiezione stereografica. La descrizione della dimensione dei blocchi e del grado di fratturazione è stata effettuata mediante la definizione del parametro Jv, che rappresenta il numero totale di discontinuità che intercettano un unità di volume (1 m 3 ) dell ammasso roccioso. Poiché sussiste un oggettiva 20

22 difficoltà ad osservare tridimensionalmente un affioramento, il valore di Jv in genere si determina contando le discontinuità di ogni famiglia che intercettano una lunghezza determinata, misurando perpendicolarmente alla direzione di ognuna delle famiglie: Jv = Σ (n discontinuità / lunghezza di misura) Il valore di Jv è correlabile con la dimensione dei blocchi, come indicato nella tabella che segue; valori superiori a 60 corrispondono a un ammasso roccioso breccificato. Jv descrizione (discontinuità/m 3 ) Blocchi molto grandi <1 Blocchi grandi 1-3 Blocchi di dimensioni medie 3-10 Blocchi piccoli Blocchi molto piccoli >30 Inoltre attraverso il valore dell indice Jv è possibile stimare l indice RQD attraverso l utilizzo di formule empiriche come quelle di Palmstrom, 1975 (in ISRM, 1981): RQD = Jv RQD = 100 per Jv>4.5 per Jv<=4.5 21

23 RISULTATI Le 24 stazioni strutturali, per le quali sono stati ottenuti valori medi di Jv, sono riportate nelle figure seguenti. Come suggerito dalle linee guida della Regione Abruzzo- Gruppo di Lavoro per le Attività di Microzonazione Sismica (Art. 5 comma 3 O.P.C.M. n. 3907/2010), sono state inoltre perimetrate le aree con valori medi di Jv > 10-15, al fine di evidenziare aree suscettibili di amplificazione locale. In particolare, sono state individuate due aree, con valori medi di Jv > 10-15, che si sviluppano con un andamento circa NO-SE, nel settore calcareo dell abitato, localizzate sui due versanti del rilievo su cui insiste il centro storico di Caporciano. Nelle pagine seguenti sono state inoltre riportate le immagini di tutte le stazioni strutturali, nonché gli stereonet dei dati, suddivisi per stazione e nella totalità. Il diagramma a rosa finale, realizzato sulla totalità dei dati, evidenzia due principali famiglie di fratture: la più numerosa orientata circa NO-SE ed una seconda, meno numerosa, orientata NE-SO. 22

24 23

25 STOP 8 Scan Line 1 Scan Line 2 24

26 Scan Line V1 25

27 Scan Area 1 26

28 STOP 12 Scan Line 3 Scan Line 4 27

29 Scan Line V2 28

30 STOP 16 Scan Line 5 Scan Line V3 29

31 Scan Area 2 30

32 STOP 30 Scan Line 6 31

33 Scan Line 7 32

34 Scan Area 3 33

35 STOP 51 Scan Line 13 + Scan Line V8 34

36 STOP 55 SCAN LINE 18 35

37 STOP 86 Scan Line 10 + Scan Line V6 36

38 STOP 88 Scan Line 12 Scan Area 6 37

39 38

40 STOP 89 39

41 STOP 91 Scan Line 11 + Scan Line V7 40

42 STOP 92 Scan Area 5 STOP 93 BIS 41

43 42

44 43

45 STOP 97 Scan Line 14 Scan Line 15 + Scan Line V9 44

46 STOP 107 Scan Line 19 Scan Line 20 45

47 Scan Line 21 46

48 STOP 108 Scan Line 8 Scan Line 9 47

49 Scan Area 4 48

50 STOP 39 Scan Line 17 49

51 STOP 75 STOP 79 50

52 STOP 81 STOP 82 51

53 STOP 85 52

54 STEREONET TOTALI SCAN LINES 53