Formazione e Meccanismi di Distacco delle Valanghe

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1 Formazione e Meccanismi di Distacco delle Valanghe Corso per Osservatore Nivologico Modulo AINEVA Gennaio 2010 FMS Villa Cameron Courmayeur (AO)

2 LA CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE Criteri Possibili Tipologia di Distacco Posizione del Piano di Scorrimento Tipo di Percorso Seguito Tipo di Movimento

3 LA CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE Tipologia di Distacco Da un Punto Da un Area Estesa Valanga a Debole Coesione Valanga di Lastroni

4 LA CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE Posizione del Piano di Scorrimento Di Strati Superficiali Dell Intero Manto Nevoso Valanga di Superficie Valanga di Fondo

5 LA CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE Tipo di Percorso Seguito Pendio Aperto Canalone Valanga di Versante Valanga Incanalata

6 LA CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE Tipo di Movimento Nell Aria m/sec A Contatto del Suolo Bagnata m/sec Asciutte m/sec Valanga Nubiforme Valanga Radente

7 CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE

8 CLASSIFICAZIONE DELLE VALANGHE su Indicazioni Riunione degli Uffici Valanghe Europei (Monaco 2008) 08) NOME DEPOSITO DANNI POTENZIALI DIMENSIONI SCIVOLAMENTO O SCARICAMENTO DEPOSITO DI NEVE A DEBOLE COESIONE SENZA PERICOLO IMMEDIATO DI TRAVOLGIMENTO (ESISTE PERICOLO DI CADUTA SENZA POSSIBILITA DI FERMARSI) RELATIVAMENTE POCO PERICOLOSA PER LE PERSONE LUNGHEZZA < 50 m VOLUME < 100 m 3 VALANGA PICCOLA SI FERMA SU UN PENDIO RIPIDO (CON INCLINAZIONE > 30 ) PUÓ SEPPELLIRE E FERIRE O UCCIDERE UNA PERSONA LUNGHEZZA < 100 m Volume < 1000 m 3 VALANGA MEDIA SU UN PENDIO RIPIDO (> 30 ) ) RAGGIUNGE IL FONDO DEL PENDIO PUÓ SEPPELLIRE E DISTRUGGERE UN AUTOMOBILE, DANNEGGIARE UN CAMION, DISTRUGGERE UNA PICCOLA CASA O PIEGARE ALCUNI ALBERI LUNGHEZZA < 1000 m VOLUME < m 3 VALANGA GRANDE PERCORRE I TERRENI A RIDOTTA INCLINAZIONE (NETTAMENTE < 30 ) PER UNA DISTANZA SUPERIORE A 50 m E PUÓ RAGGIUNGERE IL FONDOVALLE PUÓ SEPPELLIRE E DISTRUGGERE IL VAGONE DI UN TRENO, UN AUTOMEZZO DI GRANDI DIMENSIONI, VARI EDIFICI O UNA PARTE DI BOSCO LUNGHEZZA > 1000 m VOLUME > m 3

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11 La maggior parte delle volte, però, presenta entrambe le configurazioni

12 La posizione del piano di scorrimento può essere: all interno del manto nevoso

13 La posizione del piano di scorrimento può essere: sul terreno

14 VALANGA A LASTRONI DURI DISTACCO LINEARE

15 distacco lineare fronte del distacco ortogonale al pendio molto pericolose e spesso veloci e con grandi masse: anche una media valanga può muovere masse considerevoli: quello che vedete sotto la valanga è un uomo! I tipi di valanghe valanghe a lastroni

16 I TIPI DI VALANGHE VALANGHE A DEBOLE COESIONE DISTACCO PUNTIFORME O IN ZONA LIMITATA FORMA A PERA IN GENERE LENTE, SUPERFICIALI E CON PICCOLE MASSE ATTENZIONE!! NON SEMPRE É COSÍ: QUELLO CHE VEDETE SOTTO LA VALANGA É UN UOMO!

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20 Deposito pulito

21 Deposito sporco

22 a blocchi spigolosi pallottolare

23 Rugosità del Deposito Grossolano

24 I TIPI DI VALANGHE VALANGHE NUBIFORMI IN REALTÁ É UNA SOTTOCLASSE DELLE VALANGHE A LASTRONI LA MASSA IN MOVIMENTO SU LUNGHI PERCORSI E SU BALZE ROCCIOSE VIENE PROIETTATA IN ARIA ACQUISENDO GRANDI VELOCITÁ OLTRE ALLA MASSA DIVIENE IMPORTANTE ANCHE IL SOFFIO

25 I TIPI DI VALANGHE VALANGHE DI NEVE FRADICIA E CROLLI DI CORNICI LE VALANGHE DI NEVE FRADICIA SONO IN GENERE RARE MA CATASTROFICHE: SI COMPORTANO COME UN LIQUIDO E QUINDI SCORRONO CON GRANDE FORZA ANCHE SU BASSE PENDENZE. I CROLLI DI CORNICI COSTITUISCONO UN PERICOLO NEL CASO SI VENGA INVESTITI DA MASSE CON PESI E DUREZZE ELEVATISSIMI (480 kg/mc CON DUREZZA DI PIETRA) MA SOPRATTUTTO PER LA POSSIBILITÁ DI INNESCARE VALANGHE SUI PENDII SOTTOSTANTI.

26 DEFINIZIONE DEL MANTO NEVOSO O NEVE AL SUOLO STRUTTURA COMPLESSA DIVERSIFICATA ED IN CONTINUA EVOLUZIONE PER VARI FATTORI FORMATO DA UN MISCUGLIO DI ACQUA ALLO STATO SOLIDO (GHIACCIO SIA CRISTALLINO SIA AMORFO), ALLO STATO LIQUIDO, ALLO STATO DI VAPORE, DI ARIA E VARIE ALTRE SOSTANZE E MATERIALI RACCOLTI DURANTE LA PRECIPITAZIONE O INGLOBATI AL SUOLO GLI EQUILIBRI TRA QUESTE SOSTANZE E LAL LORO CONFORMAZIONE, NEL CASO DEL GHIACCIO, DETERMINANO LE CARATTERISTICHE E IL COMPORTAMENTO DEL MANTO NEVOSO

27 COME VISTO IN NIVOLOGIA I FATTORI SOTTO DESCRITTI SONO DETERMINANTI PER L EVOLUZIONE L DEL MANTO NEVOSO OVUNQUE ESSO SI SIA DEPOSITATO ANCHE IN PIANO

28 Oltre ai fattori visti, esiste anche la forza di gravità che in piano contribuisce al solo assestamento o diminuzione di spessore del manto nevoso assestamento e sinterizzazione per compressione

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31 Ci occuperemo ora di cosa succede quando il manto nevoso si deposita su un piano inclinato Infatti le due condizioni perché si formino valanghe sono la presenza di neve su un piano inclinato: i pendii ripidi in questo caso la forza di gravità, oltre a contribuire all assestamento, determina anche il movimento verso valle del manto nevoso vedremo che quando il movimento è lento e progressivo si parla di neviflusso mentre quando il movimento è rapido si parla di valanghe

32 Mentre i pendii ripidi variano lentamente (erosioni, copertura vegetale, ecc.) il manto nevoso, come abbiamo visto, muta le proprie caratteristiche molto rapidamente in base alle condizioni climatico-ambientali ambientali Si tratta qui di capire quando il nostro manto nevoso intende muoversi lentamente (neviflusso) o quando intende trasformarsi in valanga e, in questo caso, se può farlo già per conto suo (distacco spontaneo) o se abbia bisogno di una sollecitazione esterna (distacco provocato)

33 La neve, anche quando si trova in piano e quindi apparentemente ferma, è sempre in movimento. Esistono due tipi di movimento: movimenti lenti assestamento scorrimento reptazione slittamento movimenti veloci valanghe

34 MOVIMENTI LENTI Assestamento Scorrimento Reptazione Slittamento

35 assestamento movimento verticale dei singoli cristalli verso il terreno

36 MOVIMENTI LENTI Assestamento Scorrimento Reptazione Slittamento

37 scorrimento movimento parallelo al terreno dei singoli cristalli con velocità differenziate

38 MOVIMENTI LENTI Assestamento Scorrimento Reptazione Slittamento

39 reptazione è la risultante dell azione combinata di assestamento e scorrimento

40 MOVIMENTI LENTI Assestamento Scorrimento Reptazione Slittamento

41 slittamento è il movimento di tutta la coltre nevosa sul suolo, in aggiunta agli altri movimenti

42 MOVIMENTI VELOCI Valanghe

43 neviflusso valanga Deformazione viscosa Deformazione fragile

44 DEFORMAZIONE VISCOSA

45 Forze nel manto nevoso Resistenza (coesione + attrito statico) Vincoli laterali Vincoli laterali Attrito statico e resistenza al taglio Componente tangenziale della forza di gravità

46 La forza di gravità e i movimenti del manto nevoso Il manto nevoso su un piano inclinato è sempre in costante movimento che è lento sino a che le resistenze (attriti e coesioni) risultano superiori alla forza motrice (gravità e quindi peso) per cui il sistema si deforma ma non collassa FORZA RESISTENTE (COESIONE + ATTRITO) FORZA MOTRICE (GRAVITA ) FORZA RESISTENTE R Quando la forza motrice risulta superiore si ha il collasso e quindi la valanga in movimento rapido P COMPONENTE PARALLELA AL PENDIO G N COMPONENTE NORMALE AL PENDIO FORZA DI GRAVITA

47 Il movimento del manto determina ovviamente sollecitazioni e tensioni nel sistema ALTEZZA DEL MANTO ORIGINARIO Con l assestamento l si ha diminuzione dello spessore ma anche aumento della massa volumica ASSESTAMENTO PERCENTUALE ASSESTAMENTI NUMERO DI GIORNI DALLA PRECIPITAZIONE

48 Le sollecitazioni sono ancora più importanti se si guarda il movimento complessivo su un piano inclinato, come si evince dall esperimento sotto riportato da cui si desume che: Gli strati superficiali si muovono più rapidamente di quelli basali A 0 A t = REPTAZIONE Il sistema resta unito e non collassa (determinando valanghe) sino a che le coesioni e gli attriti tra cristalli e strati resistono alle sollecitazioni dovute al movimento A t D T A 0 G C

49 Le sollecitazioni principali: determinanti quelle al taglio,, anche una neve debole (cristalli a calice) sopporta carichi importanti a compressione ma cede facilmente al taglio anche con piccoli carichi TRAZIONE RESISTENZA ALLA TRAZIONE = 1/10 DELLA RESISTENZA ALLA COMPRESSIONE COMPRESSIONE TAGLIO LUNGO LIVELLO FRAGILE TAGLIO RESISTENZA AL TAGLIO = 1/10 DELLA RESISTENZA ALLA TRAZIONE O 1/100 RESISTENZA ALLA COMPRESSIONE

50 Resistenza Limite alla Trazione (sforzo di taglio) (densità)

51 TAGLIO TRAZIONE COMPRESSIONE TRAZIONE COMPRESSIONE TAGLIO ZONA SICURA

52 LE SOLLECITAZIONI PRINCIPALI E DOVE SI VERIFICANO Zona di trazione Zona neutra soggetta a taglio Trazione e compressione per variazioni d inclinazione del pendio Zona di compressione Trazione per ancoraggio manto nevoso al substrato Zona neutra soggetta a taglio Zona di trazione all ancoraggio ancoraggio

53 LE SOLLECITAZIONI PRINCIPALI E DOVE SI VERIFICANO Zona di trazione Trazione per discontinuità di spessore del manto nevoso Zona neutra soggetta a taglio Zona di trazione Trazione per presenza di un livello fragile che cede facilmente Livello intermedio fragile Zona neutra soggetta a taglio

54 Resistenza al taglio dipende da forma e dimensione dei cristalli e dal tipo di legame tra essi È evidente che, a pari sollecitazione, i grani fini,, molto piccoli con piccolo braccio di leva e con legami forti da sinterizzazione, avranno buona resistenza a sollecitazioni al taglio rispetto ai cristalli a calice con grandi dimensioni (grande braccio di leva) e legami deboli GRANI FINI ARROTONDATI Classe 3 SOLLECITAZIONE AL TAGLIO BRACCIO 0,5 mm LEGAME FORTE DA SINTERIZZAZIONE SOLLECITAZIONE AL TAGLIO CRISTALLI A CALICE Classe 5 BRACCIO 1,5 2,0 mm LEGAME FRAGILE DA CONTATTO

55 Deformabilità del manto nevoso buona resistenza a carichi (anche molto grandi come una nevicata intensa: 50 cm possono determinare un carico di 80 Kg/mq = tonnellate su aree estese) se applicati lentamente; ; collassa rapidamente anche con carichi bassi (il peso di uno sciatore) se applicati in modo rapido e brusco CARICO BRUSCO COLLASSO CARICO LENTO E PROGRESSIVO COLLASSO

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57 valanghe rare o eccezionali <27 Angoli di attrito statico / / ^^ valanghe frequenti >55 di medie o grandi dimensioni frequenti scaricamenti inclinazione o colate critica o valanghe di piccole dimensioni Rapporto tra inclinazione dei pendii e valanghe

58 Innesco di una valanga a debole coesione stiamo parlando di neve assai simile a materiali incoerenti (sabbia asciutta o ghiaia) per cui diventa importante l angolo di attrito statico: l angolo di inclinazione massima a cui un materiale incoerente non si mette in movimento; i metamorfismi (da fusione o distruttivi) possono ridurre le coesioni e quindi l angolo l di attrito statico; quando diviene inferiore all angolo angolo di inclinazione del pendio si innesca il movimento sia pure di piccole masse ANG. ATTRITO STATICO < ANG. INCLINAZIONE ZONE DI RIDUZIONE DELLA COESIONE > CALORE α = ANG. INCLINAZIONE α ß 1 > CALORE ß 1 = ANG. ATTRITO STATICO PRIMA DEL METAMORFISMO ß 2 ß 2 = ANG. ATTRITO STATICO DOPO IL METAMORFISMO

59 valanga a debole coesione meccanismo di movimento iniziale anche se inizialmente le masse in movimento sono piccole, queste, con una reazione a catena, iniziano a mobilizzare la neve sottostante dando luogo alla valanga a debole coesione

60 Angoli di attrito della neve l angolo di attrito statico della neve è superiore di circa all angolo angolo di attrito dinamico (angolo minimo su cui un materiale incoerente continua a muoversi)

61 valanga a debole coesione: movimento e arresto proprio per questo motivo la neve incoerente continua a muoversi anche su pendenze molto inferiori all angolo angolo di inclinazione iniziale del pendio In linea teorica la valanga si fermerà solo quando l angolo l di attrito cinetico sarà superiore a quello di inclinazione del pendio

62 In realtà le coesioni e gli angoli di attrito statico della neve aumentano man mano che ci si allontana dalla zona di maggior metamorfismo per cui avviene che tali valanghe si fermano anche su pendenze molto accentuate

63 Valanghe a debole coesione: pericolosità Sono valanghe lente,, in genere superficiali,, se le provochiamo si staccano sotto i nostri piedi per cui difficilmente ci travolgono e seppelliscono, al massimo determinano cadute Di contro possono essere molto pericolose se si staccano sopra di noi: come abbiamo visto hanno sicuramente masse sufficienti per travolgere e seppellire una o più persone

64 Valanghe a lastroni: condizioni per la loro esistenza Esistenza di uno strato con coesione sotto cui deve esservi uno strato debole Particolarmente importante: controllare la presenza di coesione in nevi soffici con test della pala: potremmo essere di fronte a lastroni soffici: i più pericolosi

65 Valanghe a lastroni meccanismi di innesco e movimento La prima frattura avviene nello strato debole,, sotto il lastrone, per sollecitazione al taglio Questo spiega la rapidità e la generalizzazione del movimento Nel caso di distacco provocato la frattura primaria avviene sotto i nostri piedi non al fronte della valanga: motivo per cui può essere provocata anche passando anche alla base della valanga: basta sollecitare lo strato debole

66 Valanghe a lastroni meccanismi di innesco e movimento Quando il lastrone perde l ancoraggio l maggiore (quello basale) inizia il movimento determinando una forte sollecitazione a trazione a monte In questo modo si forma il fronte del lastrone a monte o linea di frattura secondaria

67 Valanghe a lastroni meccanismi di innesco e movimento Iniziato il movimento generalizzato si formano, per taglio,, i fianchi e, per taglio e compressione,, il piede della valanga che a questo punto è in pieno e rapido movimento Nel caso di neve asciutta tutti questi movimenti avvengono in pochi secondi

68 MECCANISMI DI DISTACCO DI UN LASTRONE 1 rottura ancoraggio in alto per trazione 2 rottura di taglio 3 rottura per compressione 2 rottura ancoraggio in alto per trazione 1 rottura di taglio dello strato fragile 3 rottura per compressione 1 rottura di taglio per compressione eccessiva 2 propagazione della rottura a monte e distacco

69 Valanghe a lastroni di neve umida Nel caso di neve umida i processi sono molto rallentati al punto che alla frattura del fronte non sempre succede il movimento Ma attenzione a non sottovalutare questi fenomeni: sono comunque molto più pericolosi delle valanghe a debole coesione!!

70 Valanghe a lastroni sono le più pericolose La frattura primaria è dovuta a sollecitazioni trasmesse anche a distanza e può movimentare grandi masse Lastrone provocato Se di neve asciutta sono sempre molto veloci: quasi impossibile sfuggire Grandi forze di impatto

71 Valanghe a lastroni: velocità

72 Valanghe a lastroni velocità Come si vede la massima velocità viene quasi raggiunta già nella zona di distacco Stiamo parlando di Km/h 200 Km/h distacco scorrimento arresto

73 Valanghe a lastroni forze di impatto Come si vede le pressioni sono enormi anche nel caso minimo (0.1 t/mq = 1 quintale/mq)

74 Andamento del pericolo precipitazioni Durante e subito dopo la nevicata, specie se importante, si hanno distacchi spontanei Poi resta il pericolo latente di distacchi provocati proporzionale alla intensità della nevicata e alla azione del vento: tale pericolo è spesso rilevante distac co

75 Andamento del pericolo precipitazioni e vento le nuove precipitazioni fanno aumentare il pericolo: in questo caso esso è generalizzato il vento, in presenza di neve trasportabile, può determinare situazioni pericolose anche se più localizzate scorrime nto è bene ricordare che, in genere, le precipitazioni sono accompagnate da venti distac co arrest o

76 Andamento del pericolo azione del vento Attenzione!! Non sono necessarie grandi intensità del vento per formare lastroni Anche un vento a 30 Km/h forma lastroni consistenti Velocità vento Probabilità di formazione di lastroni Tipo di trasporto eolico < 20 km/h MEDIA Rotolamento e rimbalzo km/h ELEVATA Rimbalzo e sospensione > 50 km/h ELEVATISSIMA Sospensione e turbolenza

77 Attenzione i lastroni hanno forma lenticolare I lastroni, come si vede dall immagine, hanno spessore molto variabile Se nel massimo di accumulo la sollecitazione non raggiungerebbe lo strato debole, nei punti di minimo spessore può spesso bastare anche il debole sovraccarico

78 Andamento del pericolo distacco provocato Diviene importante valutare la resistenza al taglio dello strato debole taglio A parità di resistenza, è importante conoscere la profondità dello strato debole Quindi se sia sufficiente un debole o un forte sovraccarico per causare la rottura Strato debole Resistenza strato debole

79 Andamento del pericolo distacco provocato un lastrone soffice trasmette maggiormente in profondità le sollecitazioni rispetto ad un lastrone duro E quindi importante saper riconoscere un lastrone soffice da neve a debole coesione con il test della pala Attenzione però a non ritenere poco pericolosi i lastroni duri!!

80 STRATO SUPERFICIALE SOFFICE O PIU CALDO SOLLECITAZIONE SOLLECITAZIONE LASTRONE LASTRONE STRATO STRATO DEBOLE DEBOLE STRATO SUPERFICIALE DURO O PIU FREDDO SOLLECITAZIONE SOLLECITAZIONE LASTRONE LASTRONE STRATO STRATO DEBOLE DEBOLE

81 distacco provocato distribuzione delle zone fragili La resistenza dello strato debole non è sempre uguale su un pendio; la distribuzione areale di zone particolarmente fragili determina la probabilità probabilità di distacco

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