INDICE. Parte I - Idrogeologia applicata. Premessa...XIII. Capitolo 1 - Principi di idrogeologia...2

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1 INDICE Premessa...XIII Parte I - Idrogeologia applicata Capitolo 1 - Principi di idrogeologia Elementi fondamentali del bilancio idrico Delimitazione del bacino idrogeologico Strutture acquifere Distribuzione delle risorse idriche in Italia Esempi di sistemi acquiferi significativi Sistema idrogeologico del Gran Sasso Sorgente Nossana Proprietà idrogeologiche Porosità totale Porosità efficace e capacità di ritenzione Permeabilità Trasmissività Portata specifica e portata unitaria Velocità di filtrazione Coefficiente di immagazzinamento Moto delle falde Moto laminare e moto turbolento Falde cilindriche e falde radiali Leggi della circolazione idrica sotterranea per falde cilindriche Leggi della circolazione idrica sotterranea per falde radiali Effetti prodotti da un pozzo in pompaggio Legge d afflusso a un pozzo in regime permanente Legge d afflusso a un pozzo in regime transitorio Afflusso a più pozzi Leggi della circolazione idrica sotterranea per falde radiali inclinate...27 Bibliografia...29 Capitolo 2 - Circolazione idrica nelle pianure alluvionali Rappresentazione degli acquiferi alluvionali Struttura idrogeologica della Pianura Padana Determinazione della permeabilità di un acquifero alluvionale Metodo granulometrico Metodo con permeametri Metodo Lefranc Metodo con prove di pompaggio Determinazione della trasmissività tramite prove di pompaggio Prova a portata costante in regime permanente Prova a portata costante in regime transitorio Prova di risalita...41

2 VI Indice ISBN Studi idrogeologici per lo sfruttamento degli acquiferi alluvionali...42 Bibliografia...43 Capitolo 3 - Circolazione idrica nelle zone montane Elementi peculiari della circolazione idrica nelle rocce Schema della circolazione carsica Parametri caratteristici dei mezzi fessurati Orientazione Grado di fratturazione Persistenza e interconnessione delle discontinuità Apertura, rugosità e riempimento Determinazione della permeabilità di un ammasso roccioso Caratterizzazione idraulica di un ammasso roccioso fessurato Prove di permeabilità in sito Metodi idrogeochimici Definizione del modello concettuale Studio idrogeologico delle sorgenti Valutazione della potenzialità dell acquifero Regime sorgivo Rinnovamento e regolazione delle riserve idriche Esempi di sorgenti in Lombardia Sorgente Nossana...77 Bibliografia...80 Capitolo 4 - Modellazione numerica degli acquiferi Principi fondamentali Dal modello concettuale al modello matematico Implementazione e calibrazione di un modello Esempi di modellazione numerica dei mezzi continui Acquiferi in materiali alluvionali Acquiferi in ammassi rocciosi Esempi di modellazione numerica dei mezzi discontinui Esempi di modelli a doppia porosità/permeabilità Bibliografia Capitolo 5 - Protezione delle risorse idriche sotterranee Monitoraggio degli acquiferi Vulnerabilità degli acquiferi Delimitazione delle zone di salvaguardia Pozzi negli acquiferi alluvionali Sorgenti negli acquiferi carsici e fratturati Esempi di delimitazione delle zone di salvaguardia Sorgente Nossana Zona di recapito dell acquifero del Gran Sasso Studio e gestione delle aree contaminate Bibliografia Parte II - Dinamica dei versanti Capitolo 6 - Classificazione, riconoscimento e cause delle frane Nomenclatura delle frane Classificazione delle frane Frane per crollo (falls) Frane per ribaltamento (topples)...150

3 ISBN Indice VII Frane per scorrimento (slides) Frane per espandimento laterale (lateral spreads) Frane per colamento (flows) Frane complesse (complex) Fenomeni superficiali Fenomeni di erosione superficiale e accelerata Deformazioni gravitative profonde di versante (DGPV) Cause di franamento Fattori che contribuiscono all aumento degli sforzi tangenziali mobilitati Fattori che contribuiscono alla diminuzione della resistenza al taglio del materiale Bibliografia Capitolo 7 - Indagini da eseguire in aree franose Rilievi di superficie Definizione dell assetto litostratigrafico e strutturale dell ammasso roccioso Definizione della forma e dell estensione dei dissesti Definizione dei cinematismi Indagini profonde Caratterizzazione tecnica dei materiali Criteri di rottura per terreni e rocce Criterio di rottura di Mohr-Coulomb Criterio di rottura di Hoek e Brown per roccia intatta Criterio di rottura di Hoek e Brown per ammasso roccioso Criteri di rottura per le discontinuità Criterio di Patton Relazione di Barton Criterio di Ladanyi e Archambault Esempio di ricostruzione del modello concettuale di una frana: Maierato, Rilievi di superficie Indagini profonde e prove di laboratorio Modello concettuale della frana Bibliografia Capitolo 8 - Studio delle condizioni di stabilità dei versanti Metodi di analisi Metodi all equilibrio limite Metodi numerici Analisi di stabilità per scivolamenti traslazionali nei terreni Analisi di stabilità per scivolamenti traslazionali nelle rocce Scivolamento di un blocco isolato Scivolamento di un blocco intatto di roccia lungo una superficie piana Analisi di stabilità per scivolamenti a cuneo Analisi frizionale in condizioni asciutte Analisi in presenza di coesione e acqua Analisi di stabilità per ribaltamento Analisi di stabilità al ribaltamento di singoli blocchi Analisi di stabilità per scivolamenti rotazionali Analisi in condizioni non drenate per materiali omogenei Analisi in condizioni drenate per materiali omogenei Analisi per casi complessi Analisi della dinamica evolutiva dei crolli in roccia Dinamica del fenomeno Cause del distacco Caduta libera...230

4 VIII Indice ISBN Impatto e rimbalzo Rotolamento e scivolamento Analisi delle condizioni di innesco, propagazione e arresto delle colate detritiche Formazione di un debris flow Propagazione dei debris flow Arresto dei debris flow Bibliografia Capitolo 9 - Principi e metodi per l analisi del rischio di franamento Definizioni Delimitazione delle aree a rischio geologico Acquisizione dati Organizzazione e gestione dei dati Metodologie per la valutazione del rischio Valutazione dell intensità del fenomeno Valutazione della pericolosità Metodi per la valutazione della pericolosità a scala regionale Metodi per la valutazione della pericolosità a scala di versante Valutazione degli elementi a rischio Valutazione della vulnerabilità Gestione e mitigazione del rischio Esempio di valutazione della pericolosità di frana a scala provinciale Bibliografia Capitolo 10 - Opere di stabilizzazione e sistemazione dei pendii Interventi sulla geometria del pendio Opere per ridurre l erosione al piede dei versanti da parte dei corsi d acqua Opere longitudinali Opere trasversali Opere di sostegno Opere di drenaggio Opere di drenaggio superficiali Opere di drenaggio profonde Trattamenti del terreno Interventi di rinforzo Interventi di stabilizzazione superficiale Opere di protezione passiva Bibliografia Capitolo 11 - Monitoraggio delle frane Grandezze da misurare, frequenza e tipologia di misure Ubicazione e distribuzione dei punti di monitoraggio Monitoraggio geodetico Misure puntuali Misure distribuite Monitoraggio geotecnico Strumenti per la misura degli spostamenti in superficie Strumenti per la misura degli spostamenti in profondità Strumenti per la misura delle pressioni neutre e del livello di falda Piezometri idraulici a tubo aperto Piezometri idraulici a circuito chiuso Monitoraggio idrometeorologico Esempio di monitoraggio: la frana di crollo del San Martino, Lecco...318

5 ISBN Indice IX Interventi di mitigazione del rischio e monitoraggio Considerazioni conclusive sul monitoraggio Bibliografia Parte III - Aspetti geologici legati alla progettazione di opere Capitolo 12 - Strade: problemi geologici e opere di difesa Scelta del tracciato e studio della sede stradale Studio geologico in fase di progetto di fattibilità Studio geologico in fase di progetto preliminare Studio geologico-tecnico in fase di progetto definitivo Classificazione e modalità costruttive delle strade Strade in trincea Strade in rilevato Strade su viadotto o in galleria Principali fattori di instabilità di una strada Condizioni geologiche Idrogeologia Idrologia Realizzazione di opere Problemi geologici tipici delle strade in aree di pianura Rischi di esondazione Rischi di cedimenti Scarsa soggiacenza della falda Attraversamento di terreni ferrettizzati e colluvi Attraversamento di archi morenici Problemi geologici tipici delle strade in aree montuose Strade di fondovalle Strade a mezzacosta Cenni all impatto ambientale delle strade Opere di difesa di una strada Interventi di consolidamento Interventi a protezione del solido stradale Individuazione delle priorità di intervento lungo una strada Bibliografia Capitolo 13 - Opere in sotterraneo: problemi geologici Terminologia Introduzione ai problemi geologici tipici delle gallerie Caratteristiche litologiche e strutturali Caratteristiche litologiche Caratteristiche strutturali Assetto tettonico Faglie Pieghe Stato di sforzo in situ Condizioni morfologiche Opere in sotterraneo superficiali, parietali, profonde Imbocchi Assetto idrogeologico Acque aggressive Fenomeni di alterazione (weathering) e rigonfiamento (swelling) Alterazione Rigonfiamento...365

6 X Indice ISBN Gradiente geotermico Aspetti sismici Gas, radioattività e materiali pericolosi Gas Radon Amianto Bibliografia Capitolo 14 - Opere in sotterraneo: problemi ambientali Cedimenti superficiali Stabilità dei versanti Interazione con le acque sotterranee Smaltimento degli inerti Rumore e vibrazioni durante lo scavo Bibliografia Capitolo 15 - Opere in sotterraneo: indagini e classificazioni geomeccaniche Studi geologici e indagini geognostiche Caratterizzazione delle tratte a bassa copertura Caratterizzazione delle tratte a copertura medio-alta Indagini idrogeologiche Caratterizzazione geologico-tecnica Classificazioni geomeccaniche Classificazione di Bieniawski (o dell indice RMR, applicabile ai soli ammassi rocciosi) Indice RME (Rock Mass Excavability) Classificazione Q-System di Barton Classificazione Q TBM Considerazioni finali sul modello concettuale di riferimento Bibliografia Capitolo 16 - Opere in sotterraneo: comportamento allo scavo di terre e rocce Concetti di base Effetto scala Mezzo discontinuo e mezzo continuo equivalente Convergenza e confinamento Profondità di escavazione Metodi di analisi Block Theory Linee caratteristiche Metodi numerici Comportamento spingente (squeezing) Colpi di montagna (rock bursts) Valutazione delle venute d acqua Bibliografia Capitolo 17 - Opere in sotterraneo: metodologie di scavo e di avanzamento Metodi di scavo Metodi di scavo tradizionali Metodi di scavo non tradizionali Metodologie di avanzamento Scavo a foro cieco...429

7 ISBN Indice XI Scavo a cielo aperto Bibliografia Capitolo 18 - Opere in sotterraneo: metodi di consolidamento Iniezioni Jet-grouting Congelamento Metodo diretto Metodo indiretto Metodo misto Cutter Soil Mix (CSM) Ancoraggi Chiodi Bulloni Tiranti Drenaggi Reinforced Protective Umbrella Method (RPUM) Infilaggi Volta di jet-grouting Pretaglio Pretunnel Rivestimenti Rivestimento di prima fase Rivestimento definitivo Arco cellulare Bibliografia Capitolo 19 - Opere in sotterraneo: monitoraggio e verifica del progetto Rilevamenti geomeccanici/geotecnici Misure di convergenza Misure di deformazioni dell ammasso Estrusione del fronte Deformazioni radiali Misure sui rivestimenti Barrette estensimetriche (strain gauges) Monitoraggio dello stato tensionale Misure di pressione e portata d acqua Piezometri Misure di emissioni acustiche Monitoraggio nel caso di scavo con TBM Monitoraggio delle zone esterne alle gallerie Considerazioni finali sulla progettazione delle gallerie Principi di resistenza ed evasione Metodo A.DE.CO.R.S Bibliografia Capitolo 20 - Dighe: problemi e indagini geologiche Scelta dell ubicazione di una diga Problemi geologici relativi alle dighe Impermeabilità dell invaso Stabilità delle sponde e dei versanti che sovrastano l invaso e lo sbarramento Interrimento dell invaso Stabilità del substrato di fondazione della diga...481

8 XII Indice ISBN Impermeabilità della soglia sulla quale va ubicata la diga Reperimento di inerti da costruzione Condizioni geologiche inerenti alle opere ausiliarie Problemi geologici relativi alle dighe di subalveo Problemi geologici relativi alle dighe in materiale sciolto Dighe a scogliera e in pietrame a secco Dighe in terra Studi e indagini che vengono effettuati per la realizzazione di una diga Bibliografia Indice analitico...493