STUDIO DEI FENOMENI FRANOSI DEL CENTRO STORICO DI SANTA BRIGIDA E TERAPIE D INTERVENTO

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Giada Raimonda Fabiani
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1 Relatore: Prof. Disperati Leonardo Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di laurea specialistica in Geologia Applicata Tesi di laurea: STUDIO DEI FENOMENI FRANOSI DEL CENTRO STORICO DI SANTA BRIGIDA E TERAPIE D INTERVENTO Correlatori: Dott. Aiello Eros Dott. Bonciani Filippo Dott. Massa Giovanni Candidato: Giannini Davide

3 Poggio Abetina Santa Brigida

5 Obiettivi Inquadramento geologico e geomorfologico Modellazione fisica e geotecnica dei fenomeni franosi Programmazione ed esecuzione di una campagna indagini Verifiche di stabilità ante operam post operam

6 Inquadramento geologico (da Carta Geologica della Regione Toscana, Carmignani et alii, 2004)

7 Unità Liguri Unità Toscane Unità Subliguri

8 da Gasperi, 1995 mod.

9 Raccolta dati geologici Scala 1: Assetto strutturale dell Unità di Canetolo

10 Argille e Calcari di Canetolo

11 Arenarie di M.Senario

12 Raccolta dati geologici Scala 1: Assetto strutturale dell Unità di Canetolo Relazioni tra l Unità di Canetolo e l Unità di M.Morello

13 Calcari di M. Morello

14 Carta Geologica 1: km

15 Carta geologica 1:10.000

16 Sezioni Geologiche

17 Raccolta dati geomorfologici Scala 1: Fotointerpretazione Analisi geomorfologica

18 Raccolta dati geomorfologici

19 Carta geomorfologica 1: km

20 Carta geomorfologica 1:10.000

21 La frana di Santa Brigida Via Piana

22 La frana di Santa Brigida danni alle infrastrutture

23 La frana di Santa Brigida danni alle infrastrutture

24 La frana di Santa Brigida danni alle infrastrutture

25 Campagna indagini e rilievi geologico-tecnici S1 S3 S4 S2

26 Rilievo geostrutturale Giacitura Spaziatura Apertura Persistenza JRC

27 Rilievo geostrutturale

28 Rilievo geostrutturale 2: 88/247 3: 88/118 1: 85/171 4: 21/208

29 Sondaggi geognostici

30 Sondaggi geognostici S1 (398m.s.l.m.) S2 (368m.s.l.m.) S3 (388m.s.l.m.) S4 (398m.s.l.m.) Riporto, sabbia e limo Arenaria alterata e limi sabbiosi Arenaria intatta

Prova sismica down-hole Velocità Vs-Vp/Profondità Profondità (m) 0-2 0 500 1000 1500 2000

31 Prova sismica down-hole Velocità Vs-Vp/Profondità Profondità (m) Vs-Vp(m/s) Vp Vsh

32 Indagini geoelettriche

33 Indagini geoelettriche

Indagini geoelettriche Sondaggio S1 Sondaggio S3 Sondaggio S4 Profondità (m) 0 5.7 0 6.

0 Resistività (ohm/m) 100 200 100 300 30 150 Profondità (m) > 9.6 > 8.4 > 9.

34 Indagini geoelettriche Sondaggio S1 Sondaggio S3 Sondaggio S4 Profondità (m) Resistività (ohm/m) < 100 < 100 < 30 Profondità (m) Resistività (ohm/m) Profondità (m) > 9.6 > 8.4 > 9.0 Correlazione tra gli strati individuati e i valori di resistività misurati Resistività (ohm/m) > 200 > 300 > 150

35 Modello fisico e geotecnico dei fenomeni franosi attivi di Santa Brigida Sabbia e limo (riporto) Arenaria alterata e limi sabbiosi Arenaria intatta

36 Parametri geotecnici Per la determinazione dei parametri geotecnici sono stati utilizzati: Il metodo di Hoek & Brown per la caratterizzazione dell ammasso roccioso Il metodo di Barton & Brandis per la determinazione della resistenza al taglio lungo le discontinuità Hoek & Brown Barton &Brandis C 0 0 ϕ 57 35

37 Parametri geotecnici Per le terre le prove geotecniche hanno fornito i seguenti risultati: Peso di volume γ (kn/m 3 ) = 20 Resistenza al taglio di picco in termini di tensioni efficaci Angolo di resistenza al taglio φ p ( ) = Coesione c p (kpa) = Resistenza al taglio non drenata cu (kpa) = Resistenza al taglio residua Angolo di resistenza al taglio φr ( ) = Coesione cr (kpa) = 0.00 Resistenza al taglio operativa Angolo di resistenza al taglio φ d ( ) = 25 Coesione c d (kpa) = 0.00 Compressibilità Modulo edometrico E (MPa) = 10

38 Verifiche di stabilità Sulla base di questo modello fisico e geotecnico sono state eseguite: Verifiche di stabilità dell ammasso roccioso Analisi cinematica Metodo dell equilibrio limite Verifiche di stabilità della coltre detritica Modello del pendio illimitato Metodo dell equilibrio limite

39 Verifiche di stabilità dell ammasso roccioso Analisi cinematica Cerchio d attrito = 35

40 Verifiche di stabilità dell ammasso roccioso Metodo dell equilibrio limite

41 Verifiche di stabilità della coltre detritica Modello del pendio illimitato Variazione fattore di sicurezza con la falda Fattore di sicurezza falda = P.C. falda = -2 m falda = -4 m falda = -6 m Profondità piano di scorrimento (m)

42 Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Le verifiche di stabilità sono state eseguite con l ausilio del software SLOPE/W della Geoslope, utilizzando diversi modelli analitici: Fellenius Janbu Bishop Morgenstern & Price Spencer GLE

43 Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software utilizza diverse procedure per la ricerca della superficie critica: Grid & Radius

44 grid & radius (da SLOPE/W Book Engineering)

45 Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software consente diversi metodi per la ricerca della superficie critica: Grid & Radius Entry exit

46 Entry & exit (da SLOPE/W Book Engineering)

47 Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software consente diversi metodi per la ricerca della superficie critica: Grid & Radius Entry exit Block search

48 block search (da SLOPE/W Book Engineering)

49 Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software consente diversi metodi per la ricerca della superficie critica: Entry exit Grid & Radius Block search Fully Specified

50 fully specified (da SLOPE/W Book Engineering)

51 Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Le verifiche effettuate hanno evidenziato numerose superfici critiche con Fs<1

52 50kN 50kN Verifiche di stabilità ante-operam

53 Terapie d intervento Al fine di contrastare l evidente situazione d instabilità è stato progettato un intervento di stabilizzazione

54 Planimetria di progetto (da Aiello et alii,2006)

55 Terapie d intervento Le tipologie d intervento si differenziano per la finalità che l opera vuol perseguire e si possono suddividere in: Opere di consolidamento. Si tratta di interventi che agiscono strutturalmente nel corpo di frana e sono capaci di contrastare efficacemente le spinte che questa esercita introducendo nel terreno un aliquota di resistenza sufficiente alla stabilizzazione del volume di terreno in movimento.

57 Terapie d intervento Le tipologie d intervento si differenziano per la finalità che l opera vuol perseguire e si possono suddividere in: Opere di consolidamento. Si tratta di interventi che agiscono strutturalmente nel corpo di frana e sono capaci di contrastare efficacemente le spinte che questa esercita introducendo nel terreno un aliquota di resistenza sufficiente alla stabilizzazione del volume di terreno in movimento. Opere di bonifica. Si tratta di interventi la cui azione determina un decremento delle azioni destabilizzanti presenti nel corpo di frana.

59 Terapie d intervento Le tipologie d intervento si differenziano per la finalità che l opera vuol perseguire e si possono suddividere in: Opere di consolidamento. Si tratta di interventi che agiscono strutturalmente nel corpo di frana e sono capaci di contrastare efficacemente le spinte che questa esercita introducendo nel terreno un aliquota di resistenza sufficiente alla stabilizzazione del volume di terreno in movimento. Opere di bonifica. Si tratta di interventi la cui azione determina un decremento delle azioni destabilizzanti presenti nel corpo di frana. Opere di protezione. Si tratta di interventi di difesa che proteggono il terreno da processi di degradazione e successivo dissesto.

60 Verifiche di stabilità post-operam Al fine di verificare l efficacia delle opere di consolidamento e di bonifica sono state effettuate una serie di verifiche di stabilità post-operam inserendo nell analisi numerica le forze erogate dalle opere previste dal progetto.

61 Verifiche di stabilità post-operam 50kN 50kN Tiranti Paratia di micropali

62 Conclusioni L abitato di S.Brigida si imposta al contatto tra la Formazione delle Argille e Calcari di Canetolo e la Formazione delle Arenarie di M. Senario. L area è interessata da numerosi fenomeni franosi di cui uno attivo che interessa l abitato di S.Brigida.

63 Conclusioni L analisi dei dati a disposizione e dei risultati delle indagini eseguite, ha consentito di costruire un modello fisico e geotecnico del terreno dell area interessata da franamento attivo: coltre detritica di spessore di circa 9-10 metri interessata da fenomeni di instabilità; substrato roccioso costituito dalle Arenarie di M.Senario L analisi numerica del modello ha messo in evidenza numerose superfici critiche con Fs<1

64 Conclusioni E in corso di attuazione un progetto di opere di stabilizzazione costituite da: paratie dreni sub-orizzontali chiodature L analisi numerica che include tali opere (postoperam) indica, anche in condizioni sismiche, il raggiungimento di adeguate condizioni di stabilità (Fs>1.9)

65 Grazie per l attenzione

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