DICCA Scuola Politecnica (Università degli Studi di Genova) tel A. A

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1 Ing. R. BOVOLENTA DICCA Scuola Politecnica (Università degli Studi di Genova) tel PROGETTAZIONE GEOTECNICA PER LA DIFESA DEL TERRITORIO STABILITÀ E CONSOLIDAMENTO DEI PENDII A. A

2 Nomenclatura e classificazione frane CLASSIFICAZIONE 2

3 Il termine FRANA è generico, in quanto si intende un movimento di una massa di roccia, terra o detrito verso il basso lungo un versante. Ogni frana è un evento a sé, nel senso che può essere generata e si può sviluppare a seguito di elementi e situazioni molto varie. Essa viene fondamentalmente caratterizzata da: "fattori PREDISPONENTI", ossia fattori che creano situazioni favorevoli alla sua generazione, come la natura e la struttura del suolo, la pendenza dei versanti o l'inclinazione degli strati. "fattori DETERMINANTI", ossia fattori che danno il via al movimento franoso, quali le piogge, le infiltrazioni d'acqua nel terreno, i terremoti, ecc. (CAUSE NATURALI) oppure quali scavi, sbancamenti, applicazione sovraccarichi, disboscamento ecc. (CAUSE ANTROPICIHE). CLASSIFICAZIONE 3

4 Terremoto Sbancamento non sostenuto I movimenti franosi si verificano in una determinata area per effetto della concomitanza di diversi fattori sfavorevoli alla stabilità di un versante. La determinazione ed il controllo di tali fattori aiuta ad evitare il ripetersi degli eventi negativi che generano danno all uomo. I fattori da tenere sotto controllo sul territorio sono numerosissimi e riguardano diversi aspetti (antropici, geologici, ecc.). Alcuni fattori risultano caratteristici di un versante e rimangono invariati nel corso del tempo, altri invece devono essere soggetti a controlli periodici o ancor meglio in continuo per la loro rapida variabilità. CLASSIFICAZIONE 4

5 FATTORI SOSTANZIALMENTE INVARIANTI NEL TEMPO FATTORI GEOLOGICI ovvero riguardanti il tipo di ammasso roccioso/terra che costituisce l area di interesse, sia in affioramento sia in profondità. FATTORI IDROGEOLOGICI quali la permeabilità delle formazioni rocciose/del terreno che condiziona il tipo di circolazione idrica superficiale e sotterranea; quest ultimo fattore risulta essere in assoluto uno dei più importanti in quanto la circolazione delle acque sotterranee è collegata all entità ed alla distribuzione delle pressioni neutre che sono spesso causa dei fenomeni franosi. FATTORI MORFOLOGICI ovvero le pendenze dei versanti dell area di interesse che rivestono particolare importanza, poiché la forza di gravità permette il movimento della frana, per cui tanto più è inclinata la superficie topografica, tanto maggiore è l instabilità (in quanto determina l aumento della sollecitazione al taglio applicata al versante) e la velocità con la quale il movimento franoso si esplicherà. FATTORI STRUTTURALI quali la presenza o meno di fratture o faglie, superfici di stratificazione, scistosità (orientazione degli strati di roccia dovuta all effetto della pressione esercitata) e quant altro possa costituire una superficie di debolezza del deposito. FATTORI GEOTECNICI ovvero quelli, valutabili mediante indagini accurate e specifiche, che ci danno indicazione ad es. sulle resistenze alle sollecitazioni di taglio offerte dagli ammassi o terreni agli sforzi direzionali. CLASSIFICAZIONE 5

6 FATTORI CHE VARIANO SIGNIFICATIVAMENTE NEL TEMPO FATTORI CLIMATICI E VEGETAZIONALI che svolgono un ruolo determinante nell innesco dei fenomeni franosi, soprattutto nei climi dove si alternano lunghe stagioni secche a periodi di intensa e/o prolungata piovosità. Ciò può comportare sia variazioni di portata della rete drenante superficiale con incrementi delle azioni erosive, sia innalzamenti delle superfici libere delle falde acquifere sotterranee, con effetti particolarmente negativi, soprattutto quando le falde sono prossime alla superficie topografica. Per quanto concerne poi la vegetazione, una estesa copertura boschiva costituisce un naturale ostacolo all azione degli agenti atmosferici. FATTORI ANTROPICI ovvero legati all azione degli uomini che per le proprie esigenze, impongono interventi in tempi estremamente brevi, provocando alterazioni improvvise delle situazioni naturali raggiunte in tempi molto lunghi. Le azioni antropiche, siano esse attive quali gli scavi, gli appesantimenti dei versanti o i disboscamenti, siano esse passive, quali l abbandono delle terre, svolgono un ruolo di accelerazione dei processi morfogenetici, provocando reazioni fino alla rapida alterazione degli equilibri naturali. CLASSIFICAZIONE 6

7 E possibile ottenere una sommaria indicazione sulla storia delle aree in frana distinguendo: PALEOFRANE, fenomeni franosi sviluppatisi in condizioni climatiche e morfologiche diverse dalle attuali; Paleofrana di Salice d Ulzio. FRANE QUIESCENTI, fenomeni franosi mobilitati in condizioni morfologiche e climatiche, simili alle attuali, ma che oggi sono in apparente stato di stabilità. Il movimento può riprodursi in occasione di sensibili variazioni morfologiche e per eventi climatici anomali o per sollecitazioni transitorie, quali il sisma; FRANE ATTUALI (o in atto), cioè quelle mobilitate in condizioni morfologiche e climatiche attuali. Frana della Valle Pola (1987) Quaranta milioni di metri cubi di roccia, fango e alberi di grandi dimensioni scivolano a valle in ventitre secondi, quasi in silenzio, con un salto di milleduecento metri dalla parete di Cima Coppetto. Prima la base, poi la mezzacosta e infine la cima della montagna. Frana di Roccapitigliana consiste in un movimento complesso caratterizzato da uno scivolamento in terra nella parte superiore che si sviluppa in una colata verso il piede. CLASSIFICAZIONE 7

8 Nomenclatura delle frane Per descrivere correttamente una frana è necessario utilizzare termini precisi, di utilizzo scientifico corrente. Il MATERIALE MOBILIZZATO rappresenta il materiale che si è mosso rispetto alla sua posizione originaria e si è deposto più a valle. Viene suddiviso in: CORPO PRINCIPALE; PIEDE DELLA FRANA. CLASSIFICAZIONE 8

9 In una frana è possibile distinguere: ZONA DI SCORRIMENTO (14) nella quale il materiale mobilizzato si trova a quote inferiori rispetto a quelle dell originaria superficie del versante ZONA DI ACCUMULO (15) nella quale il materiale mobilizzato si trova a quote superiori rispetto a quelle della superficie originaria del versante CLASSIFICAZIONE 9

10 Nella ZONA DI SCORRIMENTO si possono riconoscere: la CORONA (coronamento): è costituita dal materiale non mobilizzato, adiacente alle porzioni più elevate della scarpata principale; la SCARPATA PRINCIPALE: è la zona del versante da cui ha avuto origine il distacco del materiale; la SUPERFICIE DI ROTTURA: è la superficie lungo la quale è avvenuto il movimento; il CORPO PRINCIPALE: è la porzione del corpo di frana che giace al di sopra della superficie di frattura ed è delimitata superiormente dalla scarpata principale e, inferiormente, dal piede della superficie di frattura. Entro il corpo principale si possono distinguere: la testata: è la parte più alta della frana, al contatto con la scarpata principale; le scarpate secondarie: sono superfici ripide che interrompono la continuità del materiale franato; fratture longitudinali e/o trasversali: sono indicative di movimenti relativi delle singole porzioni del corpo di frana. CLASSIFICAZIONE 10

11 Nella ZONA DI ACCUMULO si possono distinguere: la SUPERFICIE DI SEPARAZIONE: rappresenta la superficie lungo la quale si ha il contatto tra il materiale franato e quello sottostante, in posto; il PIEDE: rappresenta la porzione del materiale dislocato che si è accumulata a valle del margine inferiore della superficie di rottura. CLASSIFICAZIONE 11

12 CLASSIFICAZIONE 12

14 Tipologie di frane Si hanno differenti tipologie di frane, come quelle indicate nella classificazione di Varnes (1958, 1978). La classificazione di Varnes si articola, sulla base del tipo di movimento e del tipo di materiale, in: CLASSIFICAZIONE 14

15 CROLLI CLASSIFICAZIONE 15

16 CROLLI MATERIALE COINVOLTO: ROCCIA (raramente detrito e terreni limoso sabbiosi parzialmente cementati) CINEMATISMO: distacco e caduta di una massa di materiale da un pendio molto ripido o da una scarpata; il materiale discende in caduta libera finché non raggiunge il versante; dopo l impatto, il moto prosegue per rimbalzi e/o rotolamenti. La cinematica dell evento è veloce elevata pericolosità del fenomeno e notevole capacità distruttiva. Le traiettorie di caduta dipendono da molti fattori, quali la velocità iniziale, la forma, le dimensioni e la litologia del blocco; la geometria del pendio e le sue caratteristiche litologiche incidono sulla quantità di energia dissipata per effetto degli urti. CLASSIFICAZIONE 16

17 CROLLO Sistema di protezione La distanza di sicurezza, che corrisponde alla distanza massima che può raggiungere il danno prodotto dagli eventi franosi, può essere stimata in base a semplici relazioni ed è funzione del volume franato e del dislivello fra cornice della frana e punto di impatto. CLASSIFICAZIONE 17

18 CAUSE PREDISPONENTI: assetto geologico-strutturale e litologia ( rilievi strutturali) CAUSE SCATENANTI: - pressione idrostatica all interno delle discontinuità - crioclastesi ( gelo-disgelo) - bioclastesi ( radici) - sottoescavazione -scalzamento al piede (corsi d acqua e moto ondoso) -azione eolica -Etc. CLASSIFICAZIONE 18

19 CARATTERI DIAGNOSTICI DI UNA FRANA DI CROLLO: - nicchia di distacco: parete rocciosa denudata, con presenza di fratture aperte e sistemi di discontinuità - scarpata principale: generalmente verticale, denudata e non alterata; generalmente corrisponde a superfici di discontinuità o taglio - fianchi: cunei di roccia denudata - testa: non ben definita - corpo di frana: ha una superficie irregolare ed è costituito da detriti ed ammassi rocciosi frantumati, eventualmente arrotondati nelle fasi di rimbalzo e rotolamento CLASSIFICAZIONE 19

22 RIBALTAMENTI CLASSIFICAZIONE 22

23 RIBALTAMENTI MATERIALE COINVOLTO: ROCCIA (raramente detrito o terra) CINEMATISMO: rotazione di un blocco o di una colonna. Le frane per ribaltamento si verificano generalmente: nelle zone dove le superfici di strato risultano essere sub-verticali (a) lungo le sponde dei corsi d acqua per scalzamento al piede (b). CLASSIFICAZIONE 23

24 CAUSE PREDISPONENTI: assetto geologico strutturale e litologia ( ril. strutturali). I materiali interessati sono delle rocce lapidee che hanno subito un intenso processo di alterazione e/o che presentano delle superfici di discontinuità (faglie o superfici di strato). CAUSE SCATENANTI: -pressione idrostatica all interno delle discontinuità, -crioclastesi (gelo-disgelo), -bioclastesi (radici delle piante), -scalzamento al piede (corsi d acqua o moto ondoso) -etc. CLASSIFICAZIONE 24

25 CARATTERI DIAGNOSTICI DI UNA FRANA PER RIBALTAMENTO: -nicchia di distacco: parete rocciosa denudata, con presenza di fratture aperte e sistemi di discontinuità prevalentemente verticali -scarpata principale: generalmente verticale, denudata e non alterata -fianchi: cunei di roccia denudata -testa: non ben definita -corpo di frana: è costituito da blocchi staccatisi e rovesciatisi dalla nicchia CLASSIFICAZIONE 25