Stabilità dei pendii naturali in formazioni argillose: aspetti geologici

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1 Seminario di Aggiornamento Professionale STABILITÀ DEI PENDII NATURALI Tito Scalo 13 giugno 2008 Stabilità dei pendii naturali in formazioni argillose: aspetti geologici Domenico Calcaterra Dipartimento di Ingegneria Idraulica, Geotecnica ed Ambientale Sezione di Geologia Applicata Università di Napoli Federico II

2 Struttura dell intervento Preambolo Terminologia e classificazione. che passione! Le armi del mestiere Un paio di casi di studio Concludendo..

3 Preambolo Seminario di Aggiornamento Professionale Stabilità dei pendii naturali, Tito Scalo 13 giugno 2008

4 Caratterizzazione e modellazione geologica del sito Articolo Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M ) La caratterizzazione e la modellazione geologica del sito consiste nella ricostruzione dei caratteri litologici, stratigrafici, strutturali, idrogeologici, geomorfologici e, più in generale, di pericolosità geologica del territorio. In funzione del tipo di opera o di intervento e della complessità del contesto geologico, specifiche indagini saranno finalizzate alla documentata ricostruzione del modello geologico. Esso deve essere sviluppato in modo da costituire utile elemento di riferimento per il progettista per inquadrare i problemi geotecnici e per definire il programma delle indagini geotecniche. Metodi e risultati delle indagini devono essere esaurientemente esposti e commentati in una relazione geologica.

5 Indagini, caratterizzazione e modellazione geotecnica Articolo Norme Tecniche per le Costruzioni (D.M ) Le indagini geotecniche devono essere programmate in funzione del tipo di opera e/o di intervento e devono riguardare il volume significativo di cui al 3.2.2, e devono permettere la definizione dei modelli geotecnici di sottosuolo necessari alla progettazione. I valori caratteristici delle grandezze fisiche e meccaniche da attribuire ai terreni devono essere ottenuti mediante specifiche prove di laboratorio su campioni indisturbati di terreno e attraverso l interpretazione dei risultati di prove e misure in sito. Per valore caratteristico di un parametro geotecnico deve intendersi una stima ragionata e cautelativa del valore del parametro nello stato limite considerato. Per modello geotecnico si intende uno schema rappresentativo delle condizioni stratigrafiche, del regime delle pressioni interstiziali e della caratterizzazione fisico-meccanica dei terreni e delle rocce comprese nel volume significativo, finalizzato all analisi quantitativa di uno specifico problema geotecnico. È responsabilità del progettista la definizione del piano delle indagini, la caratterizzazione e la modellazione geotecnica. Le indagini e le prove devono essere eseguite e certificate dai laboratori di cui all art.59 del DPR , n I laboratori su indicati fanno parte dell elenco depositato presso il Servizio Tecnico Centrale del Ministero delle Infrastrutture. Nel caso di costruzioni o di interventi di modesta rilevanza, che ricadano in zone ben conosciute dal punto di vista geotecnico, la progettazione può essere basata sull esperienza e sulle conoscenze disponibili, ferma restando la piena responsabilità del progettista su ipotesi e scelte progettuali.

6 Gli studi di compatibilità geologica 2. Gli studi di compatibilità idrogeologica devono prevedere, con un grado di approfondimento e di estensione congruente con la tipologia di intervento prevista dal progetto, i seguenti elaborati: a) relazione geologica nella quale siano illustrati puntualmente gli aspetti geologico-stratigrafici, strutturali, geomorfologici, idrogeologici (acque superficiali e sotterranee) significativi ai fini della interpretazione delle effettive condizioni di stabilità dei versanti; b) cartografia di base e tematica in scala maggiore o uguale a 1: 5000 (Carta geolitologica; Carta geomorfologica recante, tra l altro, l ubicazione delle frane classificate secondo Varnes; Carta degli spessori delle coperture, ove esistenti); c) Sezioni stratigrafiche di dettaglio lungo un numero significativo di direttrici. Il censimento delle frane in atto e pregresse (queste ultime desunte da un approfondita analisi storica e ricerche di archivio) dovrà costituire un paragrafo ben distinto nell ambito della illustrazione degli aspetti geomorfologici. Particolare enfasi dovrà essere data alla descrizione dell assetto stratigrafico dei depositi di copertura dei vari substrati relativi al fine di evidenziare i meccanismi deposizionali dei depositi stessi. Nel caso di frane interessanti versanti in rocce lapidee dovrà prevedersi la classificazione dell ammasso roccioso secondo metodologie in uso in geomeccanica in vista della valutazione della propensione al dissesto (riferimenti bibliografici in materia sono riportati nella relazione generale allegata al piano stralcio) Per la definizione della potenzialità espansiva dei blocchi crollati occorrerà procedere all analisi delle traiettorie supportate da considerazioni di tipo probabilistico (riferimenti bibliografici in materia sono riportati nella relazione generale allegata al piano stralcio). 3. l intero studio geologico, come sopra definito nelle sue linee generali, dovrà essere supportato da indagini in sito dirette e indirette finalizzate alla taratura del modello geologico e idrogeologico (acque sotterranee) nonché alla caratterizzazione geotecnica dei terreni/rocce in vista della esecuzione, nei siti suscettibili di fenomeni di innesco, di verifiche di stabilità condotte secondo le metodologie in uso in geotecnica.

7 Preambolo Terminologia e classificazione. che passione!

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9 Frane lente o intermittenti Frane che si muovono di norma con basse velocità di spostamento ma che possono subire incrementi repentini. Ci si riferisce a frane in cui sia il primo movimento, inteso come rottura o prima deformazione di un materiale di versante indisturbato, sia movimenti successivi, intesi come ulteriori spostamenti di una massa già deformata, presentano una velocità da estremamente lenta, cioè inferiore a 16 mm/anno a moderata, cioè fino a 1.8 m/ora, in altri termini rientranti nelle classi di velocità da 1 a 4 secondo Cruden & Varnes (1996), con punte di velocità anche dell ordine dei m/s (classi 6-7).

10 Classe Descrizione Danni osservabili Velocità Estrem. rapido Catastrofe di eccezionale violenza. Edifici distrutti per l impatto di materiale spostato. Molti morti. Fuga impossibile (m/s) 5 Velocità tipica Molto rapido Perdita di alcune vite umane. Velocità troppo elevata per permettere l evacuazione delle persone 5 * m/min Rapido Moderato 3 Lento 2 1 Seminario di Aggiornamento Professionale Stabilità dei pendii naturali, Tito Scalo 13 giugno 2008 Scala di velocità e di dannosità delle frane Molto lento Estrem. lento (Hungr Hungr,, 1981; Cruden & Varnes,, 1996) 5 m/s Evacuazione possibile. Distruzione di strutture, immobili ed installazioni permanenti 5 * m/h Alcune strutture temporanee o poco danneggiabili possono essere mantenute 5 * m/mese Possibilità di intraprendere lavori di rinforzo e restauro durante il movimento. Le strutture meno danneggiabili possono essere mantenute con frequenti lavori di rinforzo se il movimento totale non è troppo grande durante una particolare fase di accelerazione 5 * m/anno Alcune strutture permanenti possono non essere danneggiate dal movimento 5* mm/anno Impercettibile senza strumenti di monitoraggio. Costruzione di edifici possibile con precauzioni

11 Le riattivazioni Una delle caratteristiche peculiari delle frane moderate e lente, al contrario di quelle a cinematismo rapido (es. crolli e colate detritiche), è quella che il corpo di frana, dopo il primo distacco, può subire una più o meno lunga storia evolutiva, che lo porta a modificazioni di forma, di volume, di consistenza e di cinematismo. Le principali cause di riattivazione sono le solite : precipitazioni, eventi sismici, attività antropica. In generale, le riattivazioni lungo superfici di scorrimento preesistenti si traducono in spostamenti relativamente lenti e piccoli, in contrapposizione alle attivazioni di frane di prima generazione, ove si registrano di norma ampie e rapide dislocazioni.

12 Un tipico esempio di frana intermittente La riattivazione della frana di Termini-Nerano (NA) (Cotecchia e Melidoro,, 1966) Frana del 1941 Frana del 1963 Velocità misurate tra il 19 ed il 25 febbraio 1963: 3 27 m/ora

13 Frane da scorrimento o scivolamento (Varnes Il movimento comporta uno spostamento per taglio lungo una o più superfici, oppure entro un livello abbastanza sottile. Queste superfici di scorrimento sono visibili o possono essere ragionevolmente ricostruite. Scorrimenti rotazionali o scoscendimenti (a, b) Movimento dovuto a forze che producono un momento di rotazione attorno ad un punto posto al di sopra del centro di gravità della massa. La superficie di rottura si presenta concava verso l alto. Scorrimenti traslativi o scivolamenti p.d. (d, e) Varnes,, 1978) Il movimento si verifica in prevalenza lungo una superficie più o meno piana o debolmente ondulata, corrispondente frequentemente a discontinuità strutturali, quali faglie, giunti di fessurazione o di stratificazione, o passaggi fra strati di diversa composizione litologica, o contatto tra roccia in posto e detrito soprastante.

14 Colate o colamenti in rocce sciolte (Varnes Varnes,, 1978) Il fenomeno si esplica con movimenti entro la massa spostata tali, per cui o la forma assunta dal materiale in movimento o la distribuzione apparente delle velocità e degli spostamenti sono simili a quelle dei fluidi viscosi. Le superfici di scorrimento nella massa che si muove non sono generalmente visibili, oppure hanno breve durata. Il limite tra la massa in movimento ed il materiale in posto può essere una superficie netta di movimento differenziale, oppure una zona di scorrimenti distribuiti. Il movimento varia da estremamente rapido ad estremamente lento.

15 La colata di Pennadomo (CH)

16 Lo scorrimento-colata colata di loc. Covatta, Ripalimosani (CB) Corbi et alii, 1999

17 La frana di Calitri, riattivatasi con il sisma del 1980 (Hutchinson & Del Prete, 1985)

18 La colata di Montaguto (AV)

19 Le colate dell avanfossa

20 La classifica delle frane da flusso di Hungr et al. (2001)

21 La classifica delle frane da flusso di Hungr et al. (2001) Flusso (Flow) di sabbia/detrito/limo asciutto: flusso di materiali granulari classati o meno, asciutti o umidi in assenza di pressioni interstiziali con velocità da rapida a molto rapida. Scivolamento per colata (Flowslide) in sabbia, limo, detrito o roccia alterata: movimento da molto rapido ad estremamente rapido di materiale granulare classato o non classato, a bassa frazione argillosa, su di un pendio a pendenza non elevata indotto dalla liquefazione dei materiali dell'area sorgente e, quindi, in presenza di pressioni interstiziali. Colata di argille sensitive (Clay flowslide): flusso da molto rapido a estremamente rapido di argille sensitive (quick clays), liquefatte al loro contenuto d'acqua originario. Colata di fango (Mudflow): movimento da molto rapido ad estremamente rapido di materiale detritico saturo e plastico in un canale coinvolgente contenuti d acqua significativamente più elevati rispetto a quelli originari del materiale iniziale (indice di plasticità > 5%) Colata di terra (Earthflow): flusso intermittente, da lento a rapido, di terreni argillosi plastici. Guadagno et alii, 2006

22 .. ed il creep? Dal punto di vista della meccanica dei materiali, il creep si definisce deformazione permanente sotto sforzi costanti. Dal punto di vista geomorfologico, invece, si tratta di deformazioni continue e lente, sia superficiali che profonde, che avvengono mediante un movimento impercettibile distribuito nella massa piuttosto che lungo superfici definite.

23 Le formazioni strutturalmente complesse dell Italia meridionale 1) Flysch del Cilento 2) Unità del Frido 3) Unità Sicilidi 4) Unità Lagonegresi 5) Flysch tardo-orogeni 6) 7) 8) Unità Irpine Pescatore (1985)

24 Dai flysch Seminario di Aggiornamento Professionale Stabilità dei pendii naturali, Tito Scalo 13 giugno 2008 flysch alle formazioni strutturalmente complesse Alcuni esempi Unità del Frido ( Flysch Nero ) B2 Unità Sicilidi (Argille Varicolori) B2 B3 B 3 Unità Lagonegresi (Flysch Rosso) B2 B3 Esu (1977) mod. Si tratta di materiali eterogenei ed anisotropi legati alla presenza di strutture che ne condizionano il comportamento meccanico

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26 Il Geological Strength Index (Hoek & Brown, 1997; Marinos & Hoek, 2001)

27 Tipi di discontinuità nei sedimenti a grana fine Walker et al. (1987)

28 Vicende geologiche e struttura delle formazioni argillose Rappresentazione schematica della storia geologica dell Appennino e relazioni con la struttura delle argille a scaglie (clay shales) (Picarelli et al., 1998)

29 corpo di colata Mesostruttura frammento lapideo zona di taglio superficie di scorrimento scaglie 5-10 cm formazione in sede (Comegna et al., 2004)

30 corpo di colata Mesostruttura particella argillosa frammento lapideo zona di taglio litorelitto superficie di scorrimento formazione in sede (Comegna et al., 2004)

31 corpo di colata Mesostruttura frattura litorelitto zona di taglio superficie di scorrimento matrice argillosa frammento lapideo 5-10 cm formazione in sede (Comegna et al., 2004)

32 Struttura delle formazioni argillose e meccanismi di rottura Superficie di scorrimento Fessura Fessura φ = arctg[tg(φ res +i eff )] φ > < φ cv Scaglia Tipico meccanismo di rottura di argilliti tettonizzate in prove triassiali e fattori che controllano l angolo d attrito φ (Olivares & Picarelli, 1999): i eff è l angolo di scabrezza e φ cs è l angolo d attrito allo stato critico

33 Morfologia di un colata in argilla (Brunsden & Ibsen, 1996)

34 Meccanismi deformativi in una colata attiva Del Prete, 1989 Picarelli et al., 2004

35 Meccanismi deformativi in una colata attiva - 2 Fratture di trazione a monte del coronamento della frana di loc. Piano Ovetta colle Lapponi, Agnone (IS)

36 Meccanismi deformativi in una colata attiva - 3 La zona di accumulo della frana di loc. Covatta lungo il F. Biferno (Corbi et alii, 1999)

37 Analisi mineralogiche Superfici di taglio laterali (a) e basali (b) in corpi di colata a) b) Strutture da taglio e compressione

38 Profili di spostamento tipici in una colata deformazioni volumetriche e da taglio volumetric and shear strains shear zone slip surface slipping superficie di scorrimento shear strains deformazioni da taglio scorrimento zona di taglio (Picarelli & Russo, 2004) Mudslides: movimento assimilabile, in grande, a scorrimenti di un blocco rigido, caratterizzato dalla presenza di superfici di taglio nette ed evidenti e vettori di spostamento uniformi Mudflows: movimento di tipo viscoso con vettori di spostamento variabili anche (Del Prete, 1989) (Del Prete, 1989) trasversalmente

39 Profili di spostamento tipici in una colata - 2 (Picarelli et al., 1995) (Pellegrino et al. 2004)

40 Riduzione progressiva del fattore di sicurezza stabile parzialmente instabile cronicamente instabile Fattore di sicurezza alterazione pioggia intensa fattori predisponenti erosione alla base del pendio fattori scatenanti pioggia persistente pioggia intensa sovraccarico nella parta alta del pendio FRANA Tempo

41 Preambolo Terminologia e classificazione. che passione! Le armi del mestiere

42 Che fare? Obiettivo precipuo in aree affette da frane lente o intermittenti è quello di filtrare progressivamente gli eventi franosi più recenti, rispetto a quelli più antichi; di ricostruire, in alcuni casi, sequenze morfoevolutive complete e coerenti con il contesto geomorfologico locale e regionale. E pertanto fondamentale distinguere i fenomeni in base al parametro stato di attività. Descrive ciò che è noto sulla cronologia del movimento (es.: f. attiva, quiescente, relitta)

43 Lettura Lettura geomorfologica del territorio Guida D. (2003) Alcune configurazioni assunte dal reticolo drenante di basso ordine ("minor drainage network") e le relative anomalie di gerarchizzazione sono sovente indotte dal modellamento per trasporto in massa, lungo tratti di versante e di fondovalle secondari.

44 L importanza delle basi topografiche

45 Fotointerpretazione Inquadramento generale dell area Delimitazione del fenomeno franoso Individuazione e cartografazione di singoli elementi Valutazione di stato, stile e distribuzione di attività Evoluzione del fenomeno attraverso il confronto tra fotogrammi aerei successivi Carte di attività

46 Le Carte-inventario delle frane Guida & Iaccarino (1991)

47 Fasi evolutive di una frana per colata Guida & Iaccarino (1991)

48 Carte di attività della frana di Buoninventre (Parise & Wasowski,, 1996)

49 Modifiche morfologiche nel tempo per un versante in frana (Wieczorek Wieczorek,, 1984) Certezza di identificazione della frana: A) Definita B) Definita C) Probabile D) Dubbia

50 Confronto tra carte geomorfologiche preparate da quattro gruppi differenti di ricercatori (Van Van Westen,, 1993) A sinistra, gruppi che hanno cartografato un area, usando una legenda complessa A destra, gruppi che hanno cartografato un area, usando una legenda semplificata Aree cartografate: in modo differente da tutti e quattro i gruppi (rosso); in modo eguale da due gruppi (arancione); in modo eguale da tre gruppi (giallo) in modo eguale da tutti e quattro i gruppi (blu)

51 Sovrapposizione di due carte-inventario delle frane realizzate da operatori differenti (Van Westen,, 1993) Blu = frana cartografata solo dall operatore n 1 Rosso = frana cartografata solo dall operatore n 2 Giallo = frana cartografata da entrambi gli operatori

52 F11 Seminario di Aggiornamento Professionale Stabilità dei pendii naturali, Tito Scalo 13 giugno 2008 Telerilevamento (remote remote sensing) Strumenti e tecniche di analisi delle onde elettromagnetiche al fine di acquisire e elaborare dati geospaziali Controllo dei fenomeni di deformazione della superficie terrestre

53 Diapositiva 52 F11 possibilità di monitorare vaste aree in tempi e costi ridotti e di superare i limiti di un piano di monitoraggio tradizionale. Ha aperto nuove prospettive nel campo del controllo dei fenomeni di instabilità versanti Fabiana; 17/01/2004

54 R 1 R 2 Il metodo SAR (Synthetic Aperture Radar) 1 E un sistema attivo: non ha bisogno di illuminatori come il Sole 2 Opera alla frequenza delle radio e penetra nuvole, pioggia, muri leggeri 3 E un sistema coerente: consente misure precise di variazioni di distanza radar bersagli usando tecniche interferometriche. Micro-onde λ r Ottico

55 La Tecnica dei Permanent Scatterer La tecnica consiste nell individuazione di una fitta griglia di bersagli radar (PS) in corrispondenza dei quali è possibile condurre misure molto accurate di altimetria e deformazione Satelliti: ERS-1 ed ERS-2 dell ESA (Agenzia Spaziale Europea) Tempo di percorrenza dell orbita: 35 giorni Lunghezza d onda: 5.66 cm Frequenza: 5.3 GHz Dati disponibili: a partire dal 1992 Sono bersagli radar costanti nel tempo. Possono essere: edifici, monumenti, viadotti, antenne, pali, condotte, rocce esposte

56 Per ciascun PS è possibile Stimare la velocità di spostamento lungo la congiungente sensore-bersaglio (direzione di LOS); precisione compresa tra 0.1 e 1 mm/anno, per i punti migliori. Ricostruire l intera serie storica di deformazione a partire dal 1992; la precisione arriva a 1-2 mm sulla singola misura, per i punti migliori. La tecnica PS è un analisi multiscala: si passa dal monitoraggio di grandi aree al singolo edificio

57 Misura degli spostamenti di un PS 12 a acquisizione t = 35 gg (ERS) R1 R2 Misura della deformazione [mm/anno] Permanent Scatterer soggetto in moto tra la 1 a e la 2 a acquisizione R

58 Esempio di monitoraggio di un fenomeno franoso con la tecnica dei PS mm/anno Codice colore: rosso = spostamenti del PS in allontanamento dal sensore radar verde = punti stabili

59 L analisi della franosità su area vasta - 1

60 L analisi della franosità su area vasta - 2

61 L analisi della franosità su area vasta - 3

62 L analisi della franosità su area vasta - 4

63 Pericolosità delle frane lente o intermittenti (Del Prete et al., 1992)

64 Preambolo Terminologia e classificazione. che passione! Le armi del mestiere Un paio di casi di studio

65 La franosità di Moio della Civitella (SA)

66 Il contesto geologico

67 Le frane Il principale fattore predisponente è l assetto geolitologico, con una potente coltre detritica poggiante su formazioni strutturalmente complesse (Crete Nere, Saraceno). I primi dati del monitoraggio piezometrico hanno inoltre messo in risalto la presenza di una piezometrica attestata a pochi decimetri dal p.c. Sono stati individuati i due principali sistemi di frana che insistono sul centro abitato, all interno dei quali si è di recente verificato un fenomeno di riattivazione. Le tipologie di movimento riconosciute sul territorio comunale di Moio sono: colate lente, scorrimenti rotazionali - traslativi, creep superficiale. Carta delle Frane dell AdB Sinistra Sele

68 Distribuzione dei PS a Moio della Civitella La Regione Campania, tramite il gruppo di supporto del progetto Podis, ha fornito l ortofoto e le serie storiche degli spostamenti dei singoli PS riguardanti il territorio comunale di Moio

69 Identificazione dei PS Sono stati identificati i diffusori permanenti riconosciuti dal satellite Nell abitato di Moio si sono contati 77 Permanent Scatterer in orbita ascendente e ben 160 PS discendenti, caratterizzati da varie classi di velocità. Per ognuno dei bersagli è stata redatta una scheda.

70 Rilievo del danno strutturale Utilizzando una procedura inizialmente proposta da Alexander (1986) e successivamente adattata e modificata da Crescenzi et al. (1994), Chiocchio et al. (1997), Iovine & Parise (2002), si è effettuato il rilievo del danno sul patrimonio edilizio di Moio, al fine di accertare le possibili relazioni con i fenomeni gravitativi osservati ed in corso di monitoraggio

71 Carta del danno Privo di danno 2 Danno trascurabile 3 Danno lieve 4 Danno moderato 5 Danno grave 6 Danno molto grave 7 Crollo parziale 4

72 I dati del monitoraggio classico classico Sono state eseguite letture piezometriche, effettuate prove inclinometriche ed installata una stazione topografica totale S1 0,0 Spostamenti (cm) 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 2,0 4,0 Profondità (m) 6,0 19/06/ /11/ /12/ /01/ /04/2008 8,0 Ubicazione Profondità (m) Falda (m dal p.c.) S1 Corso Garibaldi S2 Corso Garibaldi S3 Piazza Alario S4 Piazza degli Eroi ,0 12,0

73 Quadro fessurativo e correlazione con i PS Sulla base dei rilievi sin qui svolti e dei primi risultati del monitoraggio a terra, l attenzione è ora rivolta in particolare a 16 edifici, in corrispondenza dei quali il satellite riconosce una coppia di PS, sia durante l orbita ascendente che discendente, caratterizzati da una velocità maggiore di 5 mm/anno

74 La frana di Colle Lapponi Piano Ovetta,, Agnone (IS) In seguito all evento pluviometrico del gennaio 2003, caratterizzato da punte massime di circa 200 mm di pioggia in 72 ore (ad Agnone, 50 mm), numerosi fenomeni franosi furono innescati in Abruzzo meridionale, Molise e Puglia settentrionale. Una delle più imponenti frane riattivatesi in quell occasione interessò il bacino del Vallone San Nicola, tributario del torrente Verrino. Alcune abitazioni furono seriamente danneggiate, così come la viabilità locale. I danni riscontrati e le generalizzate condizioni di pericolo incombente sull incolumità delle persone indussero le Autorità competenti ad emettere alcune ordinanze di sgombero.

75 Vista del coronamento e di parte del canale di frana

76 b a Parte inferiore del canale di frana (a) e cumulo (b) (marzo 2004)

77 I danni

78 Evoluzione morfologica recente Panoramica pre-frana maggio 2003 Primavera 2004 Maggio Giugno

79 Le riattivazioni recenti

80 Il contesto geologico Stralcio della Carta Geologica del Molise (Vezzani et al., 2004) Flysch di Agnone: alternanze argilloso-arenacee con livelli di torbiditi arenacee Flysch di Agnone: alternanze peliticoo-arenacee con intercalazioni di calcari detritici

81 Il contesto geomorfologico Il Vallone San Nicola nella foto aerea del giugno In rosso, il corpo di frana, in arancione la sua estensione dopo la riattivazione dell inverno

82 Il modello geologico

83 Il modello geologico

84 I risultati del monitoraggio

85 I risultati del monitoraggio

86 I risultati del monitoraggio

87 Dal modello geologico al modello geotecnico Superficie di scorrimento S2 Superficie di scorrimento S3 Superficie di scorrimento S1

88 CARATTERIZZAZIONE MECCANICA DEI TERRENI IN FRANA COLONNA STRATIGRAFICA PARAMETRI TERRENO A TERRENO B TERRENO D w [%] 0,27 0,22 0,10 γ [g/cm³] 1,9 1,97 2,3 γd [g/cm³] 1,5 1,61 2,12 γsat [g/cm³] 2,0 2,02 2,34 γs [g/cm³] 2,7 2,73 2,7 e [/] 0,8 0,69 0,28 n [%] 0,44 0,42 0,22 φ' [ ] c' [kn/m²] φ'res [ ] c'res [kg/cm²] Sr [%] 0,93 0,87 0,99 wl [%] 0,60 0,60 0,44 wp [%] 0,26 0,50 0,20 Ip [%] 0,34 0,23 0,24 SEZIONE GEOLOGICA TERRENO A: Depositi argillosi fortemente rimaneggiati, di colore dal grigio all avana TERRENO B: Argille, argille limose, argille sabbiose, sabbie limose, di colore dal grigio chiaro al grigio scuro TERRENO C: Livelli calcarenitici di ordine centimetrico TERRENO D: Argille marnose, marne argillose, marne da fogliettate a scagliose, di colore grigio scuro

89 Il modello geotecnico Slip surface S3 Slip surface S2 Slip surface S1 Cohesion c [kn/m 2 ] Friction angle φ [ ] Bulk density γ [kn/m 3 ] Piezometric head FS (Janbu) ,5 ground level 0, ,5 ground level 1, ,5 ground level 0, ,5 ground level 1, ,5 ground level 0, ,5 ground level 1,136 FS (M. & P.) moment: 0,96 force: 0,95 moment: 1,07 force: 1,06 moment: 0,947 force: 0,942 moment: 1,06 force: 1,055 moment: 0,939 force: 0,938 moment: 1,139 force: 1,138

90 Analisi cinematica della frana Del Prete, 1989 Picarelli et al., 2004

91 Per pervenire ad un modello cinematico quanto più adeguato possibile si è cercato di individuare i parametri significativi che regolano la frana in studio. In via preliminare si è eseguito uno studio della stabilità locale lungo tutto il pendio attraverso il modello del pendio indefinito. Si è poi determinato il coefficiente di sicurezza in funzione della distanza ed al variare della piezometrica (in condizioni di resistenze di picco e residue). Metodo: Pendio indefinito. Seminario di Aggiornamento Professionale Stabilità dei pendii naturali, Tito Scalo 13 giugno 2008 Analisi cinematica della frana Back Analysis Profilo pre-evento. Profondità di tentativo della superficie di rottura.

92 Coefficiente di sicurezza 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Seminario di Aggiornamento Professionale Stabilità dei pendii naturali, Tito Scalo 13 giugno 2008 Z-Hw=5m Analisi cinematica della frana Variabilità di FS lungo il pendio (Z=5m) - Resistenza di picco Z - Hw = 0 Z - Hw = 2 m Z - Hw = 4 m Z-Hw=0 Z - Hw = 1 m Z - Hw = 3 m Z - Hw = 5 m Distanza x [ m ] Coefficiente di sicurezza 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Z-Hw=5m Variabilità di FS lungo il pendio (Z=5m) - Resistenza residua Z - Hw = 0 Z - Hw = 2 m Z - Hw = 4 m Z-Hw=0 Z - Hw = 1 m Z - Hw = 3 m Z - Hw = 5 m Distanza x [ m ]

93 Analisi cinematica della frana Sulla base di tali indagini si sono oggettivati i risultati precedenti utilizzando le misure della posizione del livello di falda, fornita dai piezometri installati. 5,5 5 4,5 Variabilità del coefficiente di sicurezza lungo il pendio Coefficiente di sicurezza FS 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 S4 S3 S2 S1 Resistenza di picco Resistenza residua Distanza orizzontale X [m]

94 Modellazione agli elementi finiti L analisi del problema è stato eseguito utilizzando un codice di calcolo agli elementi finiti (PLAXIS) che consente lo studio tensio-deformativo del fenomeno (bidimensionale). La sezione scelta per la modellazione è il tratto attivo (FS 1).

95 Modellazione agli elementi finiti Terreni A B D γ dry [kn/m 3 ] γ sat [kn/m 3 ] Modello costitutivo del terreno: Mohr-Coulomb [E, ν, c, ϕ, ψ]. k [m/giorno] 4,44*10-6 2,64* E oed [kn/m 2 ] ν 0,2 0,2 0,2 E [kn/m 2 ] c [kn/m 2 ] φ [ ] ψ [ ] 0 0 0

96 Modellazione agli elementi finiti Generata la mesh, si sono definite le condizioni iniziali della configurazione geometrica e dello stato tensionale iniziale assegnando le condizioni idrauliche iniziali partendo dalla distribuzione delle pressioni neutre, misurate dai piezometri, ed assegnando le condizioni al contorno nel calcolo del moto di filtrazione. Si è quindi fatta variare la quota piezometrica di monte della sezione a partire dai valori misurati dai piezometri. In condizione di picco, per ogni condizione di falda, si è calcolato il corrispondente valore di FS e le relative deformazioni. Sono state eseguite nuove analisi ipotizzando la resistenza di un tratto a residuo in corrispondenza di alcuni segmenti del pendio, precedentemente individuati. L analisi di stabilità è stata infine svolta attraverso la riduzione dei parametri di resistenza del terreno (tangϕ e c), fino alla rottura.

97 Gli interventi - 1 Trincea drenante in corso di esecuzione a monte del coronamento principale (giugno 2005)

98 Gli interventi - 2 Scavi di alleggerimento nella zona di testata della frana (giugno 2005)

99 Gli interventi - 3 Trincee drenanti di media profondità tra il coronamento ed il canale di frana

100 Preambolo Terminologia e classificazione. che passione! Le armi del mestiere Un paio di casi di studio Concludendo..

101 qualche considerazione sugli interventi Frane e forme pseudocalanchive in formazioni eterogenee strutturalmente complesse

102 Brandelli di rivestimento protettivo Graticciate realizzate in un precedente intervento

103 colate superficiali Rifiuti Graticciate divelte dal movimento franoso

104 Rigonfiamento

105