Università degli Studi di Salerno - Facoltà di Ingegneria A.A Laurea Magistrale in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio

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1 Università degli Studi di Salerno - Facoltà di Ingegneria A.A Laurea Magistrale in Ingegneria per l Ambiente ed il Territorio Corso di Frane Prof. ing. Michele Calvello Sistemi di classificazione dei fenomeni franosi

2 Sistemi di classificazione > Dispense Articoli principali Glossario Internazionale per le frane. Canuti P., Esu F. (1995). Rivista Italiana di Geotecnica, 2/95: Approfondimenti Landslide types and processes. Cruden D.M., Varnes D.J. (1996). In Landslides. Investigation and Mitigation, Special Report 247, Washington: Transportation Research Board. A review of the classification of landslides of the flow type. Hungr O., Evans S.G., Bovis M.J., Hutchinson J.N. (2001). Environmental & Engineering Geoscience, VII(3):1-18. Natural slopes and cuts: movement and failure mechanisms. Leroueil S. (2001). Geotechnique, 51(3): Varnes classification of landslide types, un update. Hungr, O., Leroueil, S., Picarelli, L. (2012). Proc. 11th Int. Symp. Landslides, Banff, Canada, 1:47-58, Taylor & Francis Group, London.

3 Terminologia (fonte: glossario internazionale per le frane) UNESCO Decennio Internazionale per la Riduzione dei Disastri Naturali WP/WLI (IAEG, ISSMFE, ISRM): Multilingual glossary for landslides RIG 2/1995 (Traduzione a cura di P. Canuti e F. Esu) 1. Caratteristiche delle frane 2. Dimensioni delle frane 3. Stati di attività 4. Distribuzione di attività 5. Stile di attività 6. Tipi di frana Canuti & Esu (1995). Glossario Internazionale per le frane. Rivista Italiana di Geotecnica, 2/95:

4 Classifiche dei fenomeni franosi Riferimenti bibliografici (selezionati) Baltzer, A. (1875). Über bergstürze in den Alpen. Verlag der Schabelitz schen buchhandlung (C. Schmidt), Zurich, p. 50. Stiny, J. (1910). Die Muren. Verlag der Wagner shen Universitätsbuchhandlung, Innsbruck. (Debris flows, English translation by M. Jakob & N. Skermer, 1997, EBA Engineering Consultants, Vancouver, Canada, p. 106). Heim, A. (1932). Landslides and Human Lives. Skermer, N. (ed.), Bi-Tech Publishers, Vancouver, B.C., p Sharpe, C.F.S. (1938). Landslides and related phenomena. Columbia University Press, N.Y. Skempton, A. W. (1953). Discussion in soil stability problems in road engineering. Proc. of the Institution of Civil Engineers, 2: Varnes, D.J. (1954). Landslide types and processes. In Eckel, E.B. (ed.), Landslides and Engineering Practice, Special Report 28: Highway Research Board, National Academy of Sciences, Washington, DC., pp Hutchinson, J.N. (1968). Mass movement. In Fairbridge, R.W. (ed.), Encyclopedia of Geomorphology. Reinhold Publishers, New York, pp Skempton, A.W. & Hutchinson, J.N. (1969). Stability of natural slopes and embankment foundations. In Proceedings, 7th. International Conference of Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, State of the Art volume, pp Nemcok, A., Pasek, J. & Rybar, J. (1972). Classification of landslides and other mass movements. Rock Mechanics, 4, Blong, R. J. (1973). A nemerical classification of selected landslides of the debris-slide-avalanche-flow type. Engineering Geology, 7: Varnes, D. J. (1978). Slope movement: types and processes. In Landslides: Analysis and Control, Report 176, Washington: Transportation Research Board. Carrara, A., D Elia, B., Semenza, E. (1985). Classificazione e nomenclatura dei fenomeni franosi. Geol. Appl. Idrogeol., XX(II): Sassa, K. (1985). The mechanism of debris flows. Proc. 11th Int. Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco, 1: Walker, B. F., Blong, R. J., MacGregor J. P. (1987). Landslide classification, geomorphology and site investigation. Soil slope instability and stabilization, Balkema, Rotterdam. Hutchinson, J. N. (1988). General report: Morphological and geotechnical parameters of landslides in relation to geology and hydrogeology. Proc. 5th Int. Symp. Landslides, Lausanne, Switzerland, 1:3-35, Balkema, Rotterdam. Cruden, D. M. & Varnes, D. J. (1996). Landslide types and processes. In Landslides: Investigation and Mitigation, Special Report 247, Washington: Transportation Research Board. Leroueil, S., Vaunat, J., Picarelli, L., Locat, J., Faure, R. & Lee, H. (1996). A geotechnical characterization of slope movements. Proc. 7th Int. Symp. Landslides, Trondheim, Norway, 1:53-74, Balkema, Rotterdam. Hungr, O., Evans, S. G., Bovis, M. J. & Hutchinson, J. N. (2001). A review of the classification of landslides of the flow type. Environmental & Engineering Geoscience, VII(3):1-18. Hungr, O., Leroueil, S., Picarelli, L. (2012). Varnes classification of landslide types, un update. Proc. 11th Int. Symp. Landslides, Banff, Canada, 1:47-58, Taylor & Francis Group, London.

5 Classifica di Skempton (1953) Classificazione morfometrica D = spessore massimo della frana L = lunghezza nella direzione di massima pendenza Tipologia di frana D/L [%] Scorrimenti rotazionali Scorrimenti traslazionali 5 10 Flussi 0,5 3,0 da Walker et al (1987)

6 Classifica di Blong (1973) Scorrimenti uno o più piani di scivolamento essenzialmente paralleli al pendio velocità di movimento da mm/sec a m/sec Colate La maggior parte dei materiali coinvolti scorre come un fluido viscoso velocità di movimento da cm/min a m/sec Scorrimenti rotazionali superfici di scorrimento curve (concave verso l alto) velocità di movimento da mm/giorno a m/giorno Crolli la massa percorre gran parte della suo movimento in aria velocità di movimento da m/min a m/sec velocità attribuite da Jahns (1978) alle diverse tipologie di fenomeni considerati Jahns R.H. (1978). Landslides. National Academy of Sciences, Geophysical predictions,

7 Classifica di Varnes (1978) Precedenti classifiche: difficoltà di classificare le frane caratterizzate da movimenti complessi (combinazione di due o più principali tipi di movimento) Classifica dei movimenti franosi (tipologia di movimento, materiale del corpo di frana) nello stato immediatamente antecedente alla fase parossistica del movimento Materiale Tipologia di movimento Terra (earth) Terreno Detrito (debris) Roccia Crolli Earth fall Debris fall Rock fall Ribaltamenti Earth topple Debris topple Rock topple Scorrimenti Rotazionali Traslazionali Poche unità Molte unità Earth slump Debris slump Rock slump Earth block slide Earth slide Debris block slide Debris slide Rock block slide Rock slide Espansioni laterali Earth spread Debris spread Rock spread Flussi Complesso Earth flow Debris flow Rock flow (soil creep) (creep profondo) (combinazione di due o più tipologie di movimento)

8 Classifica di Varnes (1978) Crolli Immagine:

9 Classifica di Varnes (1978) Ribaltamenti Immagine:

10 Classifica di Varnes (1978) Scorrimenti Immagine:

11 Classifica di Varnes (1978) Espansioni laterali Immagine:

12 Classifica di Varnes (1978) Colate (colamenti) o flussi Immagine:

13 Classifica di Varnes (1978) Frane complesse Immagine:

14 Classifica di Hutchinson (1988) Rotture confinate e scorrimenti rotazionali e composti

15 Classifica di Hutchinson (1988) Rotture traslazionali

16 Classifica di Hutchinson (1988) Colate veloci

17 Classifica di Hutchinson (1988) Colate veloci Composizione granulometrica tipica di alcune colate

18 Classifica di Hutchinson (1988) Colate veloci Profilo longitudinale di un debris flow Terreni interessati da fenomeni di debris flows e trasporto solido in corsi d acqua

19 Classifica di Hutchinson (1988) Colate veloci Sintesi di parametri morfologici che presiedono alla formazione di flowslides e sturzstroms.

20 Classifica di Hungr et al. (2001) A review of the classification of landslides of the flow type Materiale Contenuto d acqua Velocità Nome (ingl. - ital.) Limi, sabbie, ghiaie, detriti (talus) Limi, sabbie, detriti, rocce tenere Argille sensitive Asciutto, umido o saturo Saturo Pari o superiore al limite liquido Varie Estr. rapide Estr. rapide Torbe Saturo Da lente a molto rapide Argille o terre Prossimo al limite plastico < rapide Detriti saturo Estr. rapide Mud Pari o superiore al limite liquido > molto rapide Detriti Presente acqua libera Estr. rapide Detriti Frammenti di roccia Saturo o parzialmente saturo Vario, principalmente asciutto Estr. rapide Estr. rapide Dry (or non-liquified) sand (silt, gravel o debris) flow Colate di sabbia (limo, ghiaia, detrito) non-liquefatta/o Sand (silt, debris, weak rock) flow slide Scorrimenti di flusso di sabbia (limo, detrito, roccia tenera) Clay flow slide Scorrimenti di flusso in argilla Peat flow Colate di torbe Earth flow Colate di terra Debris flow Colate di detrito Mud flow Mud flow Debris flood Alluvione detritico Debris avalanche Valanghe di detrito Rock avalanche Valanghe di roccia

21 Classifica di Hungr et al. (2001) A review of the classification of landslides of the flow type Hutchinson (1988) Hungr et al. (2001) Flow slide Flow slide (clay) Flow slide (loess) Sand, silt flow slide Clay flow slide Loess flow slide - Dry sand flow Mudslide Mudflow Hillslope debris flow Debris flow Hyperconcentrated flow Sturzstroms Earth flow Mud flow Debris avalanche Debris flow Debris flood Rock avalanche

22 Classifica di Cruden e Varnes (1996) Landslide types and processes Materiale Tipologia di movimento Terra (earth) Terreno Detrito (debris) Roccia Crolli Earth fall Debris fall Rock fall Ribaltamenti Earth topple Debris topple Rock topple Scorrimenti Earth slide Debris slide Rock slide Espansioni laterali Earth spread Debris spread Rock spread Flussi Earth flow Debris flow Rock flow

23 Classifica di Cruden e Varnes (1996) Landslide types and processes

24 Classifica di Cruden e Varnes (1996) Landslide types and processes Classe Descrizione Danni osservabili Velocità tipica 7 Estremamente rapida Catastrofe di eccezionale violenza. Edifici distrutti per l impatto del materiale spostato. Molti morti. Fuga impossibile. 6 Molto rapida Perdita di alcune vite umane. Velocità troppo elevata per permettere l evacuazione delle persone. 5 Rapida Evacuazione possibile. Distruzione di strutture, immobili ed installazioni permanenti. Velocità (m/s) > 5 m/s 5 > 3 m/min > 1.8 m/hr Moderata Alcune strutture temporanee o poco danneggiabili possono essere mantenute. 3 Lenta Possibilità di intraprendere lavori di riabilitazione e restauro durante il movimento. Le strutture meno danneggiabili possono essere mantenute con frequenti lavori di riabilitazione se il movimento totale non è troppo grande durante una particolare fase di accelerazione. 2 Molto lenta Alcune strutture permanenti possono non essere danneggiate dal movimento. 1 Estremamente lenta Impercettibile senza strumenti di monitoraggio. Costruzioni di edifici possibile con precauzioni. > 13 m/mese > 1.6 m/anno > 16 mm/anno < 16 mm/anno

25 Classifiche geotecniche Skempton & Hutchinson (1969) Condizioni della tessitura dello scheletro solido del terreno (da queste dipendono i valori di c e j ) 1. Frane di primo distacco su superfici di neoformazione: la tessitura del terreno tende ad essere casuale (o parzialmente orientata a seguito di una precisa storia deposizionale) e i parametri di resistenza al taglio assumono valori pari al picco o compresi tra il picco ed il residuo. 2. Scorrimenti su superfici di rottura preesistenti associati a: Riattivazione di vecchie frane. Innesco di frane su preesistenti superfici di rottura dovute alle seguenti cause: tettonica, tettonica glaciale, geliflusso di argille, altri processi periglaciali, rigonfiamenti, rigonfiamenti non uniformi. In questi casi la tessitura del terreno è marcatamente orientata nella direzione dello scorrimento e i parametri di resistenza al taglio hanno valore prossimo al residuo. Pressione u del fluido di porosità in corrispondenza della superficie di scivolamento A. Condizioni non drenate B. Condizioni intermedie (vi è una dissipazione parziale delle sovrappressioni neutre); rotture differite di scavi in argille consistenti ricadono in questa categoria. C. Condizioni drenate Si noti che può verificarsi, in corrispondenza di diversi istanti di tempo, la combinazione delle condizioni A, B e C nello stesso fenomeno franoso; per esempio, una tipologia di frana particolarmente pericolosa è quella in cui condizioni drenate si verificano prima del rottura mentre nel corso del collasso si stabiliscono condizioni non drenate.

26 Classifiche "geotecniche" Sassa (1985) Distribuzione granumometrica dei materiali Rocce intatte Rocce fessurate Terreni sabbiosi Terreni argillosi Tipologie di rottura per taglio Scorrimenti con resistenza al picco Scorrimenti con resistenza al valore residuo Liquefazione Creep

27 Classifiche "geotecniche" Vaunat et al. (1994), Leroueil et al. (1996) Tipologia di movimento Crolli Ribaltamenti Scorrimenti Espansioni laterali Flussi Materiale da Cruden & Varnes (1996) Vaunat, J., Leroueil, S. & Faure, R. (1994). Slope movements: a geotechnical perspective. Proc. 7th Cong. Int. Assoc. Eng. Geol., Lisbon,

28 Classifiche "geotecniche" Vaunat et al. (1994), Leroueil et al. (1996) Fase del movimento 1. Pre-rottura 2. Rottura 3. Post-rottura 4. Riattivazione - Riattivazione occasionale - Frana attiva

29 Classifiche "geotecniche" Vaunat et al. (1994), Leroueil et al. (1996) Esempio: scorrimento in argille consistenti durante la fase di riattivazione Movimento: scorrimento Fase: riattivazione Materiale: argilla consistente Leggi che controllano il fenomeno e parametri resistenza al taglio residua: r = n tanj r velocità di spostamento o di scorrimento: Fattori predisponenti Superfici di scorrimento preesistenti Particelle solide che possono orientarsi Fattori di innesco o di aggravamento Incremento di pressione neutra in prossimità delle superfici di scorrimento Incremento degli sforzi tangenziali per: erosione al piede del pendio, carico in sommità, sisma Fattori rivelanti Spostamenti localizzati su profili verticali Geometria e movimenti evidenzianti scorrimenti di blocchi essenzialmente rigidi Movimenti v A velocità di spostamento: generalmente molto bassa n 'tan j r ' n

30 Shear stress Prof. Michele Calvello (2013). Corso di Frane, A.A , Università di Salerno, ITALY per le analisi geotecniche CASO 1 Materiali fragili t 1 t 2 G A d Rottura Strain Riattivazione occasionale Frana attiva d = spostamento cumulato del baricentro delle masse G Post-rottura Pre-rottura Time modificato da Cascini (LARAM School)

31 Shear stress Prof. Michele Calvello (2013). Corso di Frane, A.A , Università di Salerno, ITALY per le analisi geotecniche CASO 2 Argille sensitive Frana a Ullensaker, Norway 1953 Strain Rissa Landslide (1978) Manaus Landslide (2010) Illustrazione schematica di una frana in argille sensitive modificato da Cascini (LARAM School)

32 per le analisi geotecniche CASO 3 Riattivazione occasionale e.g. rapido incremento delle pressioni neutre a causa del riempiemento con acqua di fratture di trazione e.g. variazione dello stato tensionale a causa di scavo al piede scavo e.g. forze sismiche e.g. rapida variazione della distribuzione delle forze lungo la superficie di scorrimento modificato da Cascini (LARAM School)

33 Shear stress Pre-rottura Prof. Michele Calvello (2013). Corso di Frane, A.A , Università di Salerno, ITALY per le analisi geotecniche CASO 4 Terreni incoerenti sciolti d Hutchinson (1988) Post-rottura Tempo S r,1 A? S r,2 > S r,1 modificato da Cascini (LARAM School)

34 Shear stress Resistenza mobilitata o forza impulsiva Pre-rottura Prof. Michele Calvello (2013). Corso di Frane, A.A , Università di Salerno, ITALY per le analisi geotecniche CASO 5 Crolli in roccia d Impatto e rimbalzo Rotolamento G A Caduta libera d Post-rottura B Impatto e rimbalzo Pre-rottura Caduta libera C Rolling D Post-rottura Tempo quasi-static Tempo dinamic deformazione deformazione o tempo modificato da Cascini (LARAM School)