Linee guida per la progettazione della viabilità forestale in Lombardia: stabilità delle scarpate e opere di stabilizzazione

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1 LINEE GUIDA PER LA PROGETTAZIONE DELLA VIABILITÀ AGRO-SILVO- PASTORALE IN LOMBARDIA stabilità delle scarpate e opere di stabilizzazione

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3 Linee guida per la progettazione della viabilità forestale in Lombardia: stabilità delle scarpate e opere di stabilizzazione Prof. Gian Battista Bischetti Dr. Tommaso Simonato Istituto di Idraulica Agraria dell Università degli Studi di Milano Via Celoria, Milano Documento redatto nell ambito del contratto di ricerca tra Università degli Studi di Milano, Regione Lombardia D.G. Agricoltura e C.M. della Valsassina, Valvarrone, Val d Esine e riviera, Interazione tra processi idrologici e viabilità forestale nel bacino sperimentale del t. Pioverna orientale (Valsassina) - ipotesi di criteri di progettazione della viabilità forestale. Milano, 2005

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5 INDICE 1 INTRODUZIONE DISSESTI E VIABILITÀ FORESTALE Introduzione Instabilità di versante Definizione Tipologie di movimento Attività Cause delle frane Ruolo dell acqua nell instabilità di versante Instabilità dei pendii artificiali Tipologie di dissesto più frequenti nell ambito della viabilità agro-silvopastorale Valutazione della stabilità dei versanti Identificazione delle aree suscettive d instabilità PROGETTAZIONE E REALIZZAZIONE DELLE SEZIONI Introduzione Tecniche costruttive Compensazione scavo-riporto Riporto parziale Scavo Rilevato Gradonatura Attraversamento di frane superficiali con meccanismo rotazionale Pendenza delle scarpate Scarpate in roccia Scarpate in terreni INTERVENTI DI STABILIZZAZIONE DELLE SEZIONI Introduzione...26 I

6 4.2 Opere di drenaggio della scarpata...27 I metodi che possono essere applicati per migliorare le condizioni di drenaggio, sia superficiale che profondo, e conseguentemente per migliorare le condizioni di stabilità di una scarpata sono prioritari rispetto ad altri metodi di stabilizzazione, perché generalmente producono sostanziali benefici a costi significativamente inferiori Fosso di guardia Dreni suborizzontali Cuneo drenante Opere di sostegno Generalità Criteri di progetto Palificate Generalità Tecnica costruttiva Materiali impiegati e tempi di realizzazione Messa a dimora delle talee Dimensionamento delle palificate a parete doppia Scogliere e muri in pietrame OPERE DI RINFORZO E DI COPERTURA Gradonate Dimensionamento Grate vive Inerbimenti Coperture diffuse BIBLIOGRAFIA...53 APPENDICE 1: ANALISI DI STABILITA DEI PENDII...58 Introduzione...58 Metodo del pendio indefinito...58 Scivolamenti planari...60 Presenza di acqua lungo il pendio...61 Frattura di trazione...62 Carico uniformemente distribuito...63 II

7 Metodo di Bishop semplificato (1955)...64 APPENDICE 2: VERIFICHE DELLE OPERE DI SOSTEGNO...68 Forze agenti e cenni sul calcolo della spinta delle terre...68 Estensione teoria di Rankine...70 Presenza di una falda...70 Effetto di un sovraccarico uniforme...70 Opera con base inclinata...72 Verifiche dei muri di sostegno...72 Verifica alla traslazione Verifica al ribaltamento Verifica al carico limite dell insieme fondazione-terreno (schiacciamento)...76 APPENDICE 3: TERMINI DELLA LEGENDA DELLA CARTA LITOLOGICA ALLA SCALA 1: (CARTOGRAFIA GEOAMBIENTALE, REGIONE LOMBARDIA)...83 INDICE delle FIGURE Figura 1: tipologie di frana maggiormente diffuse in ambito agro-silvo-pastorale: a) Frana di crollo, b) Scivolamento rotazionale, c) Scivolamento traslazionale, d) Colamenti o flussi....5 Figura 2: Principali dissesti che possono verificarsi lungo una strada forestale: A) frana lungo la scarpata di scavo ( cutslope slide ); B) frana che ha interessato la scarpata di riporto ( fillslope slide ); C) colata detritica che attraversa la strada in corrispondenza di un impluvio...12 Figura 3: effetto della diversione di un corso d acqua (da Furniss et al., 1997)...12 Figura 4: compensazione scavo-riporto...18 Figura 5: realizzazione dell unghia di valle...18 Figura 6: schema di realizzazione con riporto parziale...19 Figura 7: realizzazione in scavo...19 Figura 8: realizzazione in rilevato...20 Figura 9: realizzazione con gradonatura...20 Figura 10: alleggerimento della testata e carico del piede di una frana potenziale nell ambito della costruzione di una strada agro-silvo-pastorale mediante compensazione sterririporti...21 III

8 Figura 11: fosso di guardia...28 Figura 12: drenaggio suborizzontale...28 Figura 13: cuneo drenante con grata e palificata...28 Figura 14: Tipologie di muro di contenimento...30 Figura 15: verifica di stabilità globale dell insieme muro-terreno Figura 16: Palificata (vista frontale)...32 Figura 17: palificate a parete semplice e a parete doppia (sezione)...33 Figura 18: Drenaggio delle fondazioni Figura 19: Congiunzione dei tronchi (da: Regione Lombardia, 2000)...34 Figura 20: Disposizione continua ed alternata degli elementi trasversali (vista frontale)...35 Figura 21: Vista assonometrica di una palificata e del relativo riempimento (ridisegnato da D Agostino, 2000) Figura 22: Messa a dimora delle talee (da: Regione Lombardia, 2000)...40 Figura 23 Rappresentazione schematica di un opera di sostegno in pietrame...44 Figura 24: Schema di costruzione di un muro in pietrame con terreno di riporto e tubo drenante a tergo (ridisegnato da Gray e Sotir, 1996)...44 Figura 25:schema costruttivo delle gradonate (da Regione Lombardia, 2000)...45 Figura 26: similitudine tra rinforzo sintetico e con talea...46 Figura 27: schema di rinforzo di un pendio sistemato a gradonata...47 Figura 28: schema costruttivo della grata viva (da Regione Lombardia, 2000)...50 Figura 29: idrosemina su scarpate stradali...51 Figura 30: copertura diffusa su scarpata stradale...52 Figura 31: schema del pendio indefinito...59 Figura 32: schema dello scivolamento planare di un cuneo di riporto...61 Figura 33:distribuzione delle pressioni con valore massimo a metà altezza...62 Figura 34: scivolamento del blocco in presenza di una frattura di trazione...63 Figura 35: schema delle forze nel caso di cuneo caricato...64 Figura 36: schema delle forze sul concio nel metodo di Bishop...65 Figura 37: schema delle forze nel metodo di Bishop semplificato...66 Figura 38: schema delle forze agenti su un opera di sostegno...68 Figura 39: Diagramma della spinta attiva di un terreno non coesivo su una parete verticale liscia...69 Figura 40: Diagramma della spinta attiva di un terreno non coesivo sottoposto ad un sovraccarico uniformemente distribuito...71 IV

9 Figura 41: Schema statico di una palificata inclinata rispetto all orizzontale (sezione)...74 Figura 42: Sezione basale della palificata. Centro di sollecitazione (a) interno al nocciolo centrale della sezione di base; (b) coincidente con l estremo del nocciolo centrale; (c) interno al terzo medio di valle...78 Figura 43: Schema di rottura del terreno per il calcolo di q lim...80 INDICE delle TABELLE Tabella I Tipologia dei movimenti franosi (modificato da: Varnes, 1978)...4 Tabella II: scala dell intensità delle frane in base alla velocità...7 Tabella III: classificazione di Cruden e Varnes (1994)...8 Tabella IV: fattori che governano la stabilità dei versanti (in evidenza i fattori che maggiormente interessano la viabilità agro-silvo-pastorale)...10 Tabella V: Valori medi delle pendenze di scarpate in roccia...23 Tabella VI: Linee guida per la pendenza delle scarpate di scavo e di riporto (modificato da British Columbia Forest Code, 1995)...24 Tabella VII: Proprietà fisico-meccaniche e indicazioni a scopo ingegneristico dei terreni (da: Washington Division of Geology and Earth Resources Bulletin , modificato)...25 Tabella VIII: Valori di resistenza di alcuni tipi di legname sottoposti a differenti sollecitazioni meccaniche (da Giordano, 1988) Tabella IX: durabilità nei confronti dei patogeni e resistenza nei confronti degli insetti del legname (mod. da De Antonis e Molinari, 2003)...39 Tabella X: Materiale e tempi di costruzione per m 2 di paramento esterno (da Carbonari e Mezzanotte, 1993) Tabella XI: Formule per il calcolo della base B dell opera...41 Tabella XII: Parametri utilizzati nel calcolo del rapporto B/H delle palificate Tabella XIII: Valori del rapporto B/H...42 Tabella XIV: distanze tra i gradoni in funzione delle caratteristiche del materiale e la pendenza del versante a fine lavori, per talee di salice rosso di 1 m di lunghezza, 5 cm di diametro e 10 pezzi/m...48 Tabella XV: distanze tra i gradoni in funzione delle caratteristiche del materiale e la pendenza del versante dopo 15 mesi dall impianto, per talee di salice rosso di 1 m di lunghezza, 5 cm di diametro e 10 pezzi/m...49 V

10 Tabella XVI: Valori di f in relazione alla granulometria del terreno (da Terzaghi e Peck, 1967)...72 Tabella XVII: Valori del carico di sicurezza del terreno in relazione alla caratteristiche del terreno di fondazione (modificato da Colombo, 1977)...77 Tabella XVIII: Valori dei fattori di capacità portante secondo Terzaghi (da Lancellotta, 1993)...81 VI

11 1 INTRODUZIONE Tra tutti i possibili impatti della presenza di una strada agro-silvo-pastorale in ambito montano e collinare vi sono quelli relativi al dissesto idrogeologico, che possono costituire un fattore rilevante sia ai fini dell efficienza della strada stessa (riduzione della sicurezza di transito fino alla totale interruzione), sia un fattore di degrado a scala di versante e di bacino (aumento del sedimento prodotto e peggioramento della qualità dei corpi idrici, sovralluvionamento degli alvei e predisposizione all innesco di colate detritiche). In diverse aree del mondo numerosi Autori (McCashion e Rice, 1983; Meghan, 1984; Rood, 1984; Amaranthus et al., 1985; Sidle, 1985; McClelland et al., 1999), hanno dimostrato che la presenza di strade negli ambienti agro-silvo-pastorali è una causa importante per l innesco di fenomeni di franamento superficiale; secondo Gucinski et al. (2000) in ambito forestale la presenza di strade comporterebbe un aumento di frane in proporzione variabile tra 1 a 30 e 1 a 300. In genere, le frane associate alle strade agro-silvo-pastorali sono fenomeni di tipo superficiale che mobilitano piccole quantità di materiale che a causa del loro numero (McClelland et al., 1999), tuttavia, possono costituire un grosso problema di sicurezza della strada e un notevole onere in termini di manutenzione. La movimentazione diffusa di materiale solido, inoltre, può intasare gli impluvi predisponendo le condizioni per l innesco di colate detritiche. La presenza di strade come causa dei franamenti, in particolare, sembra essere particolarmente rilevante in ambienti caratterizzati da pendenze modeste dove in condizioni naturali non si avrebbero fenomeni di dissesto (McClelland et al., 1999; Jakob, 2000). Le cause dei franamenti innescati dalla presenza di una strada sono dovuti sostanzialmente a tre ordini di fattori: la creazione di scarpate con minor stabilità rispetto al versante naturale, a causa della maggiore pendenza e delle caratteristiche del terreno (poco compatto con forte presenza di materiale organico) che è anche più facilmente erodibile perché privo di copertura vegetale; la maggior probabilità di saturazione della scarpata di valle, a causa della cattiva gestione del deflusso superficiale che vi si riversa; 1

12 la diversione dei piccoli impluvi, dovuta all inadeguatezza e soprattutto all inefficienza dei manufatti idraulici (Donald et al., 1996; Furniss et al., 1997) che fa sì che il deflusso si riversi dapprima sulla sede stradale e poi sulla scarpata di valle, determinandone l erosione o la saturazione. Il presente documento si pone l obiettivo di riassumere le conoscenze relative ai rapporti tra la stabilità dei versanti e viabilità agro-silvo-pastorale e di fornire elementi utili per una corretta progettazione e realizzazione degli interventi sistematori maggiormente indicati in tale contesto. Per quanto riguarda la struttura del documento, esso può essere idealmente diviso in due parti: la prima è di carattere prevalentemente metodologico e richiama i principi di stabilità dei versanti con riferimento alle tipologie di dissesto, alla loro attività, alle possibili cause d innesco, per concludere con una rassegna dei più comuni dissesti associati alla realizzazione delle strade agro-silvo-pastorali; la seconda è invece di carattere applicativo e tratta degli elementi progettuali e realizzativi delle opere di sostegno e di rinforzo più diffuse in ambito forestale, che consentono di prevenire fenomeni di dissesto lungo le scarpate di valle e/o monte. 2

13 2 DISSESTI E VIABILITÀ FORESTALE 2.1 Introduzione Le relazioni fra strade e territorio montano sono molto più intense di quanto si possa pensare soprattutto in un territorio, quale quello lombardo, dove la natura dei terreni e del clima portano a fenomeni di dissesto idrogeologico (in atto o potenziale) che risultano spesso problematici rispetto alle esigenze di mobilità dell uomo. L abbandono del territorio montano, inoltre, ha spesso contribuito ad alterare il già precario equilibrio tra uomo e montagna, venendo meno l attenta opera di vigilanza e di capillare e tempestivo intervento eseguito sia dai proprietari, che dal personale degli Enti preposti. La conseguenza di ciò è l attivazione (o la riattivazione) di fenomeni gravitativi indesiderati (frane, caduta massi e smottamenti di terreno) che risulta particolarmente accentuata in concomitanza delle infrastrutture viarie in occasione degli eventi meteorici intensi. Nel presente capitolo verranno richiamati i principi inerenti la stabilità dei versanti e delle scarpate artificiali e descritte le principali forme che interessano la viabilità agro-silvopastorale. 2.2 Instabilità di versante Definizione In accordo con Varnes (1978) con il termine frana s intende un fenomeno naturale in cui, sotto l azione della forza di gravità, si verifica lungo una superficie definita un movimento verso il basso o verso l esterno del pendio, del materiale (roccia, terreno, rinterri, ecc.) che costituisce il versante (naturale o artificiale). Tali fenomeni vengono comunemente definiti anche come movimenti in massa, cioè movimenti di versante che si realizzano sotto l influenza della gravità e senza un vero mezzo di trasporto; a questo termine può essere opposto quello di trasporto in massa, ossia di materiale trasportato (sempre a causa della gravità) in un mezzo di movimento, come ad esempio l acqua (Crosta, 2001) Tipologie di movimento La distinzione in diversi tipi di movimento secondo cui può avvenire una frana costituisce, oltre che un comune e affermato sistema di classificazione, un punto di partenza sia per la scelta del modello di analisi di stabilità, sia per la programmazione d indagini specifiche, sia per l individuazione delle tecniche sistematorie più opportune. 3

14 Tabella I Tipologia dei movimenti franosi (modificato da: Varnes, 1978). TIPO DI MOVIMENTO TIPO DI MATERIALE terra (earth) detrito (debris) roccia (rock) crolli (falls) crollo di terra crollo di detrito crollo di roccia ribaltamenti (topples) ribaltamenti di ribaltamenti di ribaltamenti di terra detrito roccia scivolamenti scivolamenti scivolamenti rotazionali rotazionali di rotazionali di rotazionali di scivolamenti terra detrito roccia (slides) scivolamenti scivolamenti scivolamenti traslativi traslazionali di traslazionali di traslazionali di terra detrito roccia espandimenti laterali espandimenti espandimenti espandimenti (lateral spreads) laterali di terra laterali di detrito laterali di roccia colamenti o flussi (flows) colata di terra colata di detrito flusso in roccia frane complesse (complex) combinazione di due o più tipi di movimento La classificazione dei fenomeni franosi più nota ed utilizzata è senza dubbio quella di Varnes (1978), riportata in Tabella I; di seguito si riportano le definizioni relative alle diverse tipologie di fenomeno: Crolli: movimenti di una massa di dimensioni variabili che si stacca da una parete lungo una superficie con minimo spostamento di taglio e procede per caduta libera, rimbalzi, rotolamento e talora scivolamento (Figura 1a). Il movimento è molto rapido od estremamente rapido e normalmente il pendio da cui ha origine il crollo è fortemente inclinato (> 70 ). Ribaltamenti: movimenti per rotazione verso l esterno del pendio in genere di elementi rocciosi attorno ad un punto di rotazione situato al di sotto del baricentro della massa interessata, per azione della gravità, di fluidi e/o di sollecitazioni sismiche. Scivolamenti: spostamenti a blocchi multipli o a blocco singolo intatto per scorrimento lungo una o più superfici di rottura o lungo una zona di limitato spessore soggetta a intense deformazioni di taglio. Nel caso di scivolamenti rotazionali (Figura 1b) la superficie di rottura è curva e concava verso l alto; essi sono dovuti a forze che producono quindi un movimento di rotazione attorno ad un punto situato al di sopra del centro di gravità della massa. Gli scivolamenti traslazionali (Figura 1c) si verificano, invece, in prevalenza lungo una superficie piana o debolmente ondulata che corrisponde spesso a discontinuità geologico-strutturali come piani di faglia o di strato e fratture maggiori, oppure lungo superfici di contatto tra substrato roccioso e copertura di terreno. 4

15 a) b) c) d) Figura 1: tipologie di frana maggiormente diffuse in ambito agro-silvo-pastorale: a) Frana di crollo, b) Scivolamento rotazionale, c) Scivolamento traslazionale, d) Colamenti o flussi. Espandimenti laterali: fenomeni franosi in cui la modalità dominante di movimento è rappresentata da una estensione laterale che si manifesta tramite fratture di taglio e/o trazione. Colamenti: secondo quanto descritto da Varnes (1978) possono includere tipologie abbastanza differenti sia per caratteristiche dei materiali coinvolti (flussi in terreni asciutti e umidi o in substrato roccioso), che per le morfologie ad essi connesse, che per le velocità di movimento (da lentissimi movimenti di flusso o creep in roccia a estremamente veloci per fenomeni di liquefazione e colamento). (Figura 1d) Le colate detritiche (debris flow) coinvolgono in genere materiali grossolani lungo aste torrentizie, scavano solchi con 5

16 profilo a V e lasciano depositi laterali. Le colate in terra o fango (earthflow e mudflow) coinvolgono in genere materiali fini, con morfologie variabili in funzione del contenuto d acqua, ma generalmente presentano una forma stretta e allungata con una zona di svuotamento prevalente a monte e con lobo di accumulo al piede, mentre la zona intermedia è caratterizzata da un settore più o meno incanalato (Crosta, 2001). Frane complesse: la definizione di frana complessa è stata proposta e impiegata più volte con significati differenti e quindi diverse tipologie di fenomeno sono state classificate in tale gruppo. Varnes (1978), ad esempio, intende con tale termine il movimento di una massa risultante dalla combinazione di una o più tipologie di movimento sia in settori diversi (suddivisione spaziale) sia in fasi diverse di sviluppo del movimento stesso (suddivisione temporale), mentre per frane composite intende quelle in cui la superficie di movimento è formata dalla combinazione di elementi piani e curvi. Secondo le indicazioni del Working Party on World Lanslide Inventory (WP/WLI 1993, 1994) le frane composite prevedono invece la combinazione simultanea di più tipologie di movimento Attività Nell ambito degli studi relativi alla stabilità dei versanti è fondamentale, oltre all individuazione della tipologia del fenomeno, anche la valutazione dello stato d attività, stile e distribuzione dell'attività del movimento (WP\WLI, 1993, 1994). Senza entrare nel dettaglio, di seguito vengono trattati alcuni aspetti riguardanti lo stato di attività di una frana, mentre per quanto riguarda lo stile e la distribuzione di attività se ne danno solo le definizioni rimandando a testi specialistici per un approfondimento. Lo stato di attività descrive le informazioni disponibili circa il momento in cui si è realizzato il movimento ed è quindi utile per prevedere il tipo di evoluzione temporale; il fenomeno può quindi essere distinto in: Attivo: se attualmente in movimento, ossia se al momento dell osservazione o dell esecuzione dello studio si sono rilevati indizi di movimento Sospeso: se mossasi nell ultimo ciclo stagionale ma non è attualmente attiva Riattivato: se attiva dopo essere stata inattiva Inattivo: se mossasi per l ultima volta prima dell ultimo ciclo stagionale. Può dividersi inoltre secondo le classi seguenti: o Quiescente: quando inattiva ma riattivabile dalle sue cause originali tuttora esistenti 6

17 o Naturalmente stabilizzato: se inattiva e non più influenzata dalle sue cause originali o Artificialmente stabilizzato: se inattiva e protetta dalle cause originali tramite misure di stabilizzazione di origine antropica o Relitto: se inattiva e sviluppatasi in condizioni morfologiche e climatiche considerevolmente diverse dalle attuali. Sinonimi di relitta ritrovabili in letteratura sono antica, fossile e paleofrana Lo stile di attività descrive il modo con cui i diversi meccanismi di movimento contribuiscano alla frana in esame. La distribuzione di attività, infine, descrive il modo in cui la frana si sta evolvendo o muovendo, e quindi fornisce informazioni circa l evoluzione spaziale del dissesto. Risulta inoltre evidente come lo stato di attività influenzi notevolmente qualsiasi analisi del rischio di frana, influenzando l intensità del fenomeno di instabilità e, di conseguenza, sono state proposte diverse classificazioni riguardanti la velocità di movimento (Tabella II). Tabella II: scala dell intensità delle frane in base alla velocità Varnes (1978) Cruden e Varnes (1994) Hungr (1981) mm/s classe descrizione mm/s mm/s 3 m/s 3*10 3 VII estremamente 5 m/s 5* *10 3 rapido 0.3 m/min 5*10 0 VI molto rapido 3 m/min m/g 17*10-3 V rapido 1.8 m/h m/mese 0.6*10-3 IV moderato 13 m/mese 5* * m/anno 48*10-6 III lento 16 m/a 5* * m/anno 1.*10-6 II molto lento 16 mm/a 0.5*10-6 I estremamente lento In particolare, la scala di Cruden e Varnes (1994) comprende anche una classificazione dell intensità del fenomeno franoso sulla base dei danni attesi per le classi di velocità individuate (Tabella III) 7

18 Tabella III: classificazione di Cruden e Varnes (1994) CLASSE DESCRIZIONE VII Edifici distrutti per impatto del materiale; qualsiasi tentativo di porsi in salvo è impossibile; catastrofe di eccezionale violenza VI perdita di alcune vite umane, l'evacuazione completa della popolazione è impossibile V l'evacuazione della popolazione è possibile, distruzione di immobili ed installazioni permanenti IV possibile mantenimento di strutture temporanee o poco danneggiabili possibilità di intraprendere lavori di rinforzo e restauro durante il movimento; III strutture meno danneggiabili e mantenibili con frequenti lavori di rinforzo, salvo accelerazioni del movimento II alcune strutture permanenti possono essere danneggiate dal movimento I movimento impercettibile senza monitoraggio; costruzione edifici possibile con precauzioni Cause delle frane L identificazione, la classificazione, l analisi di un fenomeno franoso sono fortemente influenzate dal riconoscimento dei fattori che ne controllano il processo, e in particolare delle cause predisponenti e innescanti (Sowers e Sowers, 1970). Le cause principali dei movimenti franosi sono da ascrivere a fattori tettonici (storia tettonica e neotettonica, sismicità), litologici (composizione, tessitura, alterazione dei materiali), morfologici (topografia e morfometria dei versanti), idrogeologici (idrografia, drenaggio, caratteristiche delle falde acquifere), meteorologici (condizioni climatiche generali), pedologici (tipo di suolo), antropici (azioni dell uomo che influenzano l equilibrio del versante). Tali fattori si ripercuotono in termini di forze agenti sul versante, sforzi di taglio che agiscono in senso destabilizzante e resistenza al taglio che agisce in senso stabilizzante e possono essere distinti in due gruppi: fattori che aumentano le tensioni di taglio e fattori che riducono la resistenza al taglio (Tabella IV) Ruolo dell acqua nell instabilità di versante Da quanto precedentemente illustrato l acqua rappresenta un fattore dominante nell instabilità di versante e in particolare nell innesco dei movimenti franosi, come del resto è evidente anche dalla concomitanza tra frane ed eventi meteorici caratterizzati da precipitazioni abbondanti e/o intense. La presenza dell acqua nel terreno può essere dovuta a fenomeni di tipo differente quali la presenza di falde sotterranee o sospese, l umidità del terreno nella zona non satura, il deflusso superficiale e sottosuperficiale, l acqua di 8

19 idratazione dei minerali. In tali fenomeni può essere rilevante, oltre alle condizioni climatiche (entità e caratteristiche spazio-temporali delle precipitazioni) ed al regime idrologico, anche l azione dell uomo in termini di gestione delle acque superficiali e sottosuperficiali (presenza e gestione di invasi naturali e/o artificiali, perdite dai sottoservizi o serbatoi e gestione del deflusso in corrispondenza della rete viaria). 2.3 Instabilità dei pendii artificiali I pendii artificiali possono essere realizzati tramite scavo (trincee), riporto (rilevati), o scavo e parziale riporto sopra la topografia preesistente (il caso più frequente nelle strade Agro-Silvo-Pastorali) e possono essere realizzati con materiale naturale (terreno di scavo) o artificiale (inerti, rifiuti vari, ecc.) disposto senza tecniche particolari, con tecniche semplici (compattazione), o rinforzato (terre rinforzate), con appoggio diretto sulla vecchia topografia o su una topografia modificata (Crosta, 2001). Nel caso di scarpate realizzate in scavo su terreno naturale, chiaramente, vale quanto esposto in precedenza per i pendii naturali, anche se per essi nello studio dei problemidi stabilità si dovrà prestare particolare attenzione ad alcuni fattori che possono influenzare la tipologia delle superfici di rottura; tra essi ricordiamo: la struttura dell opera (geometria, eterogeneità, anisotropia, ecc.); il metodo e i tempi di esecuzione; le caratteristiche fisico-meccaniche dei materiali impiegati nella realizzazione; le caratteristiche dei terreni di fondazione; le tipologie degli eventuali elementi di rinforzo (geometria, posizione, resistenza, ecc.); le condizioni idrauliche e idrogeologiche dell area. Per quanto riguarda la viabilità minore, i dissesti possono essenzialmente riguardare la scarpata di monte e quella di valle. Per quest ultima, secondo Gray e Sotir (1996), i fenomeni più comuni si originano dal materiale di riporto e sono caratterizzati da movimenti più o meno superficiali lungo superfici approssimativamente planari, essenzialmente secondo tre diverse modalità: una prima tipologia è quella in cui si ha uno scivolamento superficiale del margine esterno del riporto. Si tratta di una sorta di scivolamento traslazionale, che può essere analizzato attraverso il metodo del pendio indefinito, in quanto lo spessore della massa instabile è molto inferiore alla lunghezza del riporto stesso (Gonsior e Gardner, 1971, suggeriscono un valore minimo del rapporto lunghezza/spessore pari a 20); 9

20 Tabella IV: fattori che governano la stabilità dei versanti (in evidenza i fattori che maggiormente interessano la viabilità agro-silvo-pastorale) FATTORI CHE AUMENTANO GLI SFORZI DI TAGLIO FATTORI CHE CAUSANO UNA DIMINUZIONE DELLA RESISTENZA AL TAGLIO erosione glaciale, fluviale, marina Rimozione del frane che modificano la topografia del versante supporto laterale azioni antropiche: strade, cave, scavo/riporto, canali, ecc. sottoescavazione fluviale Rimozione del alterazione ed erosione sotterranea di rocce solubili o supporto sottostante materiali argillosi estrazione mineraria naturale (precipitazioni solide e/o liquide; accumulo di detrito di versante; vegetazione; pressioni di filtrazione) Sovraccarico antropico (es.: rinterri e rilevati; discariche; peso di strutture varie e/o mezzi meccanici; perdite di acqua dai sottoservizi) spinta idrostatica dell acqua in fratture o cavità spinta dovuta alla presenza di ghiaccio nelle fratture Spinta laterale effetto del vento rigonfiamento per fenomeni di idratazione delle argille, Processi vulcanici Sforzi transitori Tettonica regionale Processi d alterazione fisicochimica Variazione delle forze intergranulari per contenuto d acqua e pressione nei pori e/ o nelle fratture Variazioni struttura Disboscamento Altre cause nella dei gessi o di anidrite movimenti positivi o negativi dei versanti in seguito a variazioni di pressione nella camera magmatica terremoti con collasso della colonna eruttiva intrusione di dicchi esplosioni freatomagmatiche terremoti vibrazioni (es.: esplosivi, transito mezzi, ecc.) rammollimento delle argille fessurate essicazione delle argille migrazione delle acque verso il fronte di saturazione disintegrazione fisica di rocce granulari idratazione di minerali immersione in acqua totale o parziale del versante fessurazione rimaneggiamento di materiali strutturati riduzione dell azione delle radici riduzione dell evapotraspirazione perdita progressiva di resistenza per creep presenza di tane di animali 10...

21 una seconda tipologia di rottura prevede lo scivolamento dell intera massa riportata, lungo il contatto con la superficie naturale del pendio (sia essa costituita da depositi superficiali o da roccia in posto). Tale fenomenologia è comune secondo gli Autori nel caso di riporti costituiti da materiale sciolto, semplicemente accatastato a valle e non costipato, lungo pendii ripidi, come nel caso delle strade realizzate attraverso la consueta tecnica scavo-riporto ); in tale caso risulta maggiormente appropriata più appropriata l analisi di stabilità secondo il metodo dello scivolamento a cuneo (cfr. Appendice 1); una terza tipologia, infine, è costituita dai dissesti più complessi che finiscono per interessare il materiale posto al di sotto del riporto; in questi casi la superficie di scivolamento può essere anche più profonda del contatto riporto-versante e presentare forme articolate. In queste situazioni si consiglia di eseguire tutte le verifiche del caso (ad esempio attraverso il metodo dei conci ; cfr. Appendice 1), ipotizzando una serie di superfici di scivolamento curve, al fine di individuare la più critica, e prevedere la realizzazione di opere accessorie di sostegno del versante. 2.4 Tipologie di dissesto più frequenti nell ambito della viabilità agrosilvo-pastorale La presenza di una strada agro-silvo-pastorale, come precedentemente accennato, comporta una serie di alterazioni che interessano la geometria del versante, la dinamica della circolazione idrica e le caratteristiche del substrato (Bischetti, 2005). Queste incidono direttamente sui fattori che regolano la stabilità sia del versante naturale, che delle scarpate che si formano con la realizzazione della strada, aumentando la probabilità d innesco di alcune tipologie di dissesti. In particolare si può avere il collasso della scarpata o del versante a monte dell infrastruttura (Figura 2A), il cedimento della scarpata di riporto (spesso non rinforzata con adeguate opere di sostegno; Figura 2B), erosione o deposito di materiale solido in corrispondenza degli impluvi che convogliano colate detritiche originatesi nel tratto di monte dell impluvio stesso (Figura 2C). Una delle cause del cedimento della scarpata di valle è sicuramente l aumento del contenuto idrico causato dall alterazione del naturale percorso dell acqua o, molto più spesso, dalla deviazione del deflusso inalveato (ad esempio a causa dell inefficienza del manufatto realizzato per il suo attraversamento) che una volta arrivato sulla sede stradale la 11

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