LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO CADUTA MASSI SULLA VIABILITA

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1 D.I.C. - Sezione Georisorse e Ambiente Università di Trieste LA VALUTAZIONE DEL RISCHIO CADUTA MASSI SULLA VIABILITA Eugenio Castelli, Ph.D. Docente di Ingegneria e sicurezza degli scavi presso l Università di Trieste Ingegnere e Geologo SCOPO DEGLI STUDI VALUTAZIONE DEL RISCHIO GEOLOGICO DA CADUTA MASSI VALUTAZIONE DELL EFFICIENZA ED EFFICACIA DELLE OPERE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO PRESENTI 1

2 SVILUPPO DELLO STUDIO 1 A RILIEVO GEOMORFOLOGICO CARTA GEOLOGICO GEOMORFOLOGICA B ANALISI GEOMORFOLOGICA CARTA DELLE PENDENZE 2D E 3D CARTA DELLE LINEAZIONI TETTONICHE IN 3D ANALISI ORTOFOTO E FOTO AEREE CARTA ORIENTAZIONE DEI VERSANTI INQUADRAMENTO MEDIANTE RETICOLO DI RIFERIMENTO CONTROLLO SUL TERRENO C CARATTERIZZAZIONE GEOMECCANICA N 30 STAZIONI GEOMECCANICHE CLASSIFICAZIONE AMMASSO ROCCIOSO SECONDO RMR E GSI CARTA STRUTTURALE TABELLA RILIEVO GEOMECCANICO SUDDIVISIONE IN TRATTE OMOGENEE PER CARATTERISTICHE GEOMECCANICHE DESCRIZIONE TRACCIATO D DEFINIZIONE PROCESSI GRAVITATIVI TIPOLOGIE FENOMENI FRANOSI INDIVIDUAZIONE PRINCIPALI CONCI INSTABILI CINEMATISMI POSSIBILI RAPPRESENTAZIONE GRAFICA S.S. 45 BIS GARDESANA OCCIDENTALE 2

3 SVILUPPO DELLO STUDIO 2 ESAME DATI STORICI E VERIFICA A SCOSCENDIMENTO MASSI ELABORAZIONE PLANIMETRICA TRAIETTORIE DI MASSIMA PENDENZA SIMULAZIONE CADUTA MASSI ISTOGRAMMI ENERGIA CINETICA - ALTEZZA DI RIMBALZO VS DISTANZA DALLA STRADA VERIFICA POSIZIONE BARRIERE PARAMASSI ESISTENTI SLOPE MASS RATING F VALUTAZIONE PERICOLOSITA VERSANTI METODO DI MATHESON CONDIZIONI STATICHE DELLE PARETI ROCKFALL HAZARD RATING SYSTEM GALLERIE NATURALI RILIEVO CARATTERISTICHE GEOMETRICHE VERIFICA CONCI INSTABILI VALUTAZIONE PROBLEMATICHE G RILIEVO OPERE ESISTENTI OPERE PARAMASSI OPERE CONTENIMENTO E STABILIZZAZIONE PENDIO METODOLOGIA CATALOGAZIONE VALUTAZIONE PROBLEMATICHE INDIVIDUAZIONE TIPOLOGIE CATASTO OPERE PARAMASSI - VALUTAZIONE OPERE SOSTEGNO PIANO VIARIO RILIEVO CARATTERISTICHE GEOMETRICHE TRACCIATO STRADALE VERIFICA STABILITA CONCI GALLERIE NATURALI VERSANTI 3

4 VALUTAZIONE CONDIZIONI OPERE IDENTIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI PER RIPRISTINARE LE OPERE ESISTENTI VALUTAZIONE PRIORITA DI INTERVENTO GALLERIE IMBOCCHI GALLERIE TRATTE ALL APERTO PLANIMETRIA AREE DI INTERVENTO MONITORAGGIO VALUTAZIONE NUOVE TIPOLOGIE DI OPERE OPERE PARAMASSI Opera N 88 Posizionamento: Planimetrico: Altimetrico: Indicazioni specifiche: Campate (n ): 11 Interasse montanti (mm): 1750 Tipologia: 12 Struttura paramassi Tra la galleria Orione e la galleria Nice Progressiva Km ,3 m dal piano stradale A lato imbocco sud della galleria Nice Tipo rigido GALLERIE NATURALI Ancoraggio montante al terreno: cementati nel muro (di altezza 2300 mm e spessore nella parte alta di 1300 mm) Tiranti posteriori: Tiranti laterali: N 4 ancoraggi laterali totali Montanti laterali: Lunghezza totale: 5000 mm Lunghezza tratto normale al piano stradale: 3500 mm HE 200x200 Montanti intermedi: Idem come laterali Rete principale: N 16 funi longitudinali zincate A.T. 14 ancorate con golfari 14 e passanti in fori 16 tra i montanti Rete sussidiaria: Rete a doppia torsione semplice Funi posteriori: Funi laterali: sono le stesse funi longitudinali che si ancorano alla roccia Funi integrative: Freni: ad anello di fune con morsetto su funi longitudinali Condizioni generali: Buona Posizionamento rispetto allo scopo: 4 Funzionalità relativa: 50% - buona salvo le funi in A.T. in condizioni medie e gli ancoraggi laterali assolutamente inidonei Indicazioni specifiche: Anomalie: Nella 4^ e 5^ campata sud le funi sono tirate perché colpite da un masso Foto: Rullino P9 n ARCO (TN) P R A B I COLODRI

5 m RILIEVO TOPOGRAFICO DELLE PARETI 1. DEFINIZIONE DEL PROFILO TOPOGRAFICO DELLE PARETI MEDIANTE RILIEVO DA TERRA E CALATE IN PARETE 2. ESECUZIONE DI 35 SEZIONI TRASVERSALI AL VERSANTE SEZIONE RICOSTRUZIONE DELL ASSETTO TRIDIMENSIZONALE DEL TERRITORIO MEDIANTE L UTILIZZO DEI DATI DEL RILIEVO TOPOGRAFICO E LA CARTA AEROFOTOGRAMMETICA DEL COMUNE IN SCALA 1:2.000 m s.l.m. Torrente Sarca ANALISI GEOMORFOLOGICA DELLE PENDENZE ELABORAZIONE DELLA CARTA DELLE PENDENZE BIDIMENSIONALE E TRIDIMENSIONALE PANORAMICA DA NORD-EST PANORAMICA DA SUD-EST 5

6 RILIEVO GEOLOGICO E GEOMORFOLOGICO 1. RIVISITAZIONE DATI ESISTENTI E STESURA DELLA CARTA GEOLOGICA 2. RILIEVO GEOMORFOLOGICO E STESURA DELLA CARTA GEOMOFOLOGICA Da: CARTA GEOLOGICA Progetto CARG Servizio Geologico della Provincia di Trento RIDISEGNATA E RIVISTA INDIVIDUAZIONE PUNTI SINGOLARI AREA SUD ZONA B ZONA C ZONA A POSIZIONE DEI PUNTI SINGOLARI INDIVIDUATI IN CORRISPONDENZA DELLE ZONE PRECEDENTEMENTE INDIVIDUATE 6

7 GEOLOGICAL STRENGTH INDEX (G.S.I.) (Hoek et Al ) Geological Strength Index G.S.I. SR Surface rating Jv indice volumetrico SCR Surface condition rating Rr rugosità Rw alterazione Rf riempimento G.S.I. = R.M.R VALORI UTILIZZATI: CLASSE DI ROCCIA G.S.I. Jv SR SCR A < 1 90 ± 5 13 B ± 5 13 C ± 5 11 D ± 5 9 QUALITA DELL AMMASSO ROCCOSO MEDIANTE G.S.I. DETERMINAZIONE DEGLI INDICI DI QUALITA DELL AMMASSO ROCCIOSO SUDDIVIDENDO L AREA IN 5 ZONE A B C D PROSPETTO FRONTALE DELLA PARETE OTTENUTO DAL RILIEVO TOPOGRAFICO E 7

8 SLOPE MASS RATING (Romana, ) STABILITA DEL VERSANTE MEDIANTE L INDICE S.M.R. DESCRIZIONE DELLA QUALITA DELL AMMASSO ROCCIOSO IN RELAZIONE ALLA STABILITA DEL VERSANTE A E 1. DETERMINAZIONE INDICE SLOPE MASS RATING (S.M.R.) S.M.R. = B.R.M.R.+ (F1xF2xF3)+F4 dove: F1 dipende dal parallelismo fra giunti e direzione del pendio, F2 è in relazione all immersione del giunto, F3 riflette la possibilità di venuta a giorno delle discontinuità sul fronte roccioso, F4 dipende dalla natura del versante. B C D 2. SUDDIVISIONE DELL AMMASSO ROCCIOSO NELLA CLASSE DI APPARTENENZA: I completamente stabile S.M.R. >81 II stabile S.M.R III parzialmente stabile S.M.R IV instabile S.M.R

9 PUNTI SINGOLARI - PARTICOLARI PILASTRO LABBRO D ORO IL GEOLOGO - GEOMECCANICO CARATTERISTICHE TOPOGRAFICHE PILASTRO LABBRO D ORO SIMULAZIONE DELLA CADUTA LATO SUD LATO NORD PARTICOLARE DELLA ZONA DI ESPANSIONE DEI DETRITI 9

10 VAL RESIA (UD) ZONA OVEST ZONA EST IMPOSTAZIONE DELLO STUDIO FASE DI RILEVAMENTO E RESTITUZIONE DEI DATI DEL RILIEVO LASER SCAN CARATTERIZZAZIONE GEOMECCANICA DELL AMMASSO ROCCIOSO DETERMINAZIONE INDICE DI QUALITA DELL AMMASSO ROCCIOSO E VALUTAZIONE FENOMENOLOGIA CINEMATICA PIU PROBABILE ANALISI MORFOLOGICA DEL VERSANTE LUNGO TRAIETTORIE DI DISCESA BLOCCHI SIMULAZIONE CADUTA MASSI ANALISI DEL RISCHIO SULLA S.P. INDIVIDUAZIONE PRELIMINARE OPERE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO 10

11 ANALISI DELLE PARETI 1. DEFINIZIONE DEL PROFILO TOPOGRAFICO DELLE PARETI MEDIANTE RILIEVO CON TECNICA LASER SCAN 2. ESECUZIONE DI 60 SEZIONI TRASVERSALI AL VERSANTE ANALISI GEOMORFOLOGICA DELLE PENDENZE ELABORAZIONE TRIDIMENSIONALE DELLA CARTA DELLE PENDENZE PANORAMICA DA NORD-EST PANORAMICA DA SUD-EST 11

12 ANALISI GEOMORFOLOGICA DELLE ESPOSIZIONI ELABORAZIONE TRIDIMENSIONALE DELL ESPOSIZIONE DEI VERSANTI RISPETTO AL NORD PANORAMICA ZONA OVEST PANORAMICA ZONA EST RILIEVO GEOLOGICO E GEOMORFOLOGICO RIVISITAZIONE DATI ESISTENTI E STESURA DELLA CARTA GEOLOGICA E GEOMORFOLOGICA ZONA OVEST 12

13 RILIEVO GEOMECCANICO 1. ESECUZIONE DI 60 STAZIONI GEOMECCANICHE 2. DETERMINAZIONE DEI PRINCIPALI SISTEMI PRESENTI 3. STESURA DELLA CARTA GEOSTRUTTURALE CARATTERIZZAZIONE DELL AMMASSO ROCCIOSO 1. DETERMINAZIONE INDICE ROCK MASS RATING (R.M.R.) R.M.R. = C1+C2+C3+(C41+C42+C43+C44+C45)+C5+C6 dove: C1: resistenza a compressione monoassiale della roccia intatta, C2: recupero percentuale modificato RQD, C3: spaziatura delle discontinuità, C4: condizione delle discontinuità, C41: lunghezza della discontinuità (persistenza), C42: apertura della discontinuità, C43: scabrezza della discontinuità, C44: materiale di riempimento della discontinuità, C45: alterazione delle pareti della discontinuità, C5: venute d acqua, C6: orientamento delle discontinuità in relazione allo scavo della galleria. 13

14 STABILITA DEL VERSANTE MEDIANTE L INDICE S.M.R. DESCRIZIONE DELLA QUALITA DELL AMMASSO ROCCIOSO IN RELAZIONE ALLA STABILITA DEL VERSANTE 1. DETERMINAZIONE INDICE SLOPE MASS RATING (S.M.R.) S.M.R. = B.R.M.R.+ (F1xF2xF3)+F4 dove: F1 dipende dal parallelismo fra giunti e direzione del pendio, F2 è in relazione all immersione del giunto, F3 riflette la possibilità di venuta a giorno delle discontinuità sul fronte roccioso, F4 dipende dalla natura del versante. 2. SUDDIVISIONE DELL AMMASSO ROCCIOSO NELLA CLASSE DI APPARTENENZA: I completamente stabile S.M.R. >81 II stabile S.M.R III parzialmente stabile S.M.R IV instabile S.M.R CINEMATISMI POSSIBILI E GEOMETRIE DEI VOLUMI INSTABILI 1. VALUTAZIONE DEL PUNTO DI VISTA POTENZIALE DELLA NATURA DEI FENOMENI IN GIOCO MECCANISMI EVOLUTIVI DEI FENOMENI FRANOSI FRANE DA CROLLO CINEMATISMI POSSIBILI E GEOMETRIE DEI VOLUMI INSTABILI SOLIDI LASTRIFORMI VOLUMI AGGETTANTI AMMASSI DI BLOCCHI SCIVOLAMENTI PLANARI 2. INDIVIDUAZIONE DI PUNTI SINGOLARI IN CUI SI MANIFESTANO CONDIZIONI DI INSTABILITA ANALISI DELLA PARETE SUDDIVISIONE ZONE AREE AVENTI UN POTENZIALE COMPORTAMENTO OMOGENEO 14

15 VERIFICHE ALLO SCENDIMENTO MASSI PARAMETRI CONSIDERATI NELLE SIMULAZIONI DI CADUTA CON MODELLI NUMERICI: ZONA DI PARTENZA DEI MASSI VOLUMETRIA DEI MASSI VERIFICA DELLA PROPAGAZIONE DI MASSI DI VARIE DIMENSIONI FORMA SFERICA COEFFICIENTI DI RESTITUZIONE E DI RUGOSITA NUMERO DI SIMULAZIONI ALMENO 1000 CODICI DI CALCOLO UTILIZZATI: ROCKFALL (v.4) PARAMETRI DI CUI L ALGORITMO TIENE CONTO: GEOMETRIA DEL PENDIO PROPRIETA DEL MATERIALE COSTITUENTE IL PENDIO GEOMETRIA E NATURA DEI MASSI ROCFALL (v.4) L ALGORITMO TIENE CONTO DI: GEOMETRIA DEL PENDIO PROPRIETA DEL MATERIALE COSTITUENTE IL PENDIO GEOMETRIA E NATURA DEI MASSI L ALGORITMO DETERMINA: LE TRAIETTORIE DI CADUTA IL PUNTO DI ARRESTO DEI MASSI L INVILUPPO DELLE ALTEZZE DI RIMBALZO L INVILUPPO DELLE ENERGIE CINETICHE 15

16 VOLUMETRIA DEI MASSI DIMENSIONE MODALE NELLE SIMULAZIONI EFFETTUATE SCELTA SULLA BASE DEL GRADO DI FRATTURAZIONE DELLA PARETE RICAVATO DAI RILIEVI GEOMECCANICI ATTRAVERSO LA SPAZIATURA MEDIA DELLE VARIE DISCONTINUITA PRESENTI COMMITTENTE:PROVINCIA DI UDINE FORMAZIONE: DOLOMIA FRONTE LUOGO: VAL RESIA Dip Dir. Dip STAZIONE: N QUOTA: DATA:2004 RILEVATORE: EC ROCK MASS RATING - BIENIAWSKI (1989) PARAMETRI Valori Coeff. Valori Coeff. Valori Coeff. Valori Coeff. Valori Coeff. Resistenza Compressione 40,0 5 Monoassiale (MPa) RQD (%) 40 8 Set Set Set Set Set 4 5 Dip Dir. Dip Dip Dir. Dip Dip Dir. Dip Dip Dir. Dip Dip Dir. Dip Spaziatura giunti (m) 0,20 8 0,20 8 0,15 7 0,30 9 0,60 12 Persistenza (m) Apertura (mm) <0.1 5 Scabrezza Lisce 1 Lisce 1 Lisce 1 Lisce 1 Poco scabre 3 Riempimento (mm) Duro, <5 4 Assente 6 Assente 6 Assente 6 Assente 6 Alterazione Deb. Alterate 5 Deb. Alterate 5 Deb. Alterate 5 Deb. Alterate 5 Deb. Alterate 5 Venute Condiz. generali Asciutto 15 d'acqua Su 10 m (l/min) 0 BRMR 55 PENDII Orientamento giunti Indifferente -25 Indifferente -25 Indifferente -25 Indifferente -25 Indifferente -25 Somma parziale Peso 25,00% 25,00% 20,00% 20,00% 10,00% Parziale 5,8 7,8 6,0 6,4 3,8 RMR 30 SCADENTE Condizioni giunti GEOLOGICAL STRENGTH INDEX GSI (BRMR89-5) = 49 CLASSIFICAZIONE GEOMECCANICA SMR - ROMANA ( ) Dip Dir. Dip Set Dip Dir. Dip Set Dip Dir. Dip Set Dip Dir. Dip Set Dip Dir. Dip Set Dip Dir. Dip P α i-α s T α i-α s-180 F1 0,15 0,15 0,68 0,15 0,15 0,26 P β i F 2 0,15 1,00 1,00 1,00 1,00 0,79 P β i-β s T β i+β s F3 P -60 P -50 P -50 P -50 P ,50 F4 Pendio naturale 15 Pendio naturale 15 Pendio naturale 15 Pendio naturale 15 Pendio naturale 15 15,00 SMR parziale SMR minore 36 Peso 25,00% 25,00% 20,00% 20,00% 10,00% SMR 58 SMRc 43 III - DISCRETA - PARZIALMENTE STABILE III - DISCRETA - PARZIALMENTE STABILE ENERGIA CINETICA ELABORAZIONE TRIDIMENSIONALE DEI RISULTATI DI CIASCUNA SEZIONE UTILIZZANDO IL METODO TRIANGOLAZIONE CON INTERPOLAZIONE LINEARE DEI DATI ZONA OVEST ZONA EST 16

17 ALTEZZE DI RIMBALZO ELABORAZIONE PLANIMETRICA DEI RISULTATI DI CIASCUNA SEZIONE UTILIZZANDO IL METODO TRIANGOLAZIONE CON INTERPOLAZIONE LINEARE DEI DATI ZONE DI ARRESTO DEI MASSI ELABORAZIONE TRIDIMENSIONALE DEI RISULTATI DI CIASCUNA SEZIONE UTILIZZANDO IL METODO TRIANGOLAZIONE CON INTERPOLAZIONE LINEARE DEI DATI ZONA OVEST ZONA EST 17

18 ANALISI DELLA PERICOLOSITA LA ZONAZIONE DELLA PERICOLOSITA DERIVA DALLA DEFINIZIONE DELLE PRINCIPALI TIPOLOGIE DI FRANA OSSERVATE SUL TERRITORIO CROLLI IN ROCCIA CON CROLLI DI MASSI SINGOLI e/o CON UNA VOLUMETRIA NON SUPERIORE AI 1000 METRI CUBI INDIVIDUAZIONE DI SETTORI DELLA PARETE ROCCIOSA RAGGRUPPATI IN AREE A OMOGENEE A SECONDA DEL GRADO DI RISCHIO POTENZIALE, IN BASE AI SEGUENTI PARAMETRI AMETRI: CARATTERISTICHE GEOMECCANICHE AMMASSO ROCCIOSO MORFOLOGIA DEL VERSANTE LUNGO LE TRAIETTORIE DI DISCESA DEI BLOCCHI ALTEZZA E PENDENZA VERSANTE SOTTOSTANTE SIMULAZIONE CADUTE: ZONA/E DI PARTENZA DEI BLOCCHI VOLUMETRIA DEI MASSI CONTROLLO PUNTUALE DELLE TRAIETTORIE IPOTIZZATE (1000 PER OGNI CADUTA) TIPO DI VEGETAZIONE PRESENTE PROFONDITA E DISTANZA TRA SOLCHI EVENTUALI DANNI ALLE STRUTTURE E ALLE PIANTE INDIVIDUAZIONE DELLA ZONAZIONE LONGITUDINALE DELLE TRAIETTORIE DI CADUTA IN 3 CLASSI: A. ZONA DI TRANSITO E DI ARRESTO DEL 70% DEI BLOCCHI ( 3 PUNTI ) B. ZONA DI ARRESTO DEL 95% DEI BLOCCHI ( 2 PUNTI ) C. ZONA DI ARRESTO DEL 100% DEI BLOCCHI ( 1 PUNTO ) ANALISI DELLA PERICOLOSITA VALUTATA LA PROBABILITA DI ACCADIMENTO DEL FENOMENO IN CIASCUNA DELLE AREE OMOGENEE DEFINIZIONE DELLA PROPENSIONE AL DISTACCO DEI BLOCCHI COMPILAZIONE DI UNA SCHEDA DI CARATTERIZZAZIONE DELL AFFIORAMENTO O PER OGNUNA DELLE 29 STAZIONI GEOMECCANICHE : GIACITURE MEDIE DEI PIANI DEI SISTEMI DI FRATTURE ZONA PIU PROBABILE DI DISTACCO MASSI ( S.M.R. Romana ) ZONAZIONE FINALE PERICOLOSITA IN CLASSI DA P1 A P4: AGGIUNTA VARIABILE DI TIPO GEOMORFOLOGICO GEOSTATICO: LE AREE SOTTESE A PARETI CON TRACCE DI DISTACCHI RECENTI SONO CLASSIFICATE COME P4 A PRESCINDERE DAL REALE RISULTATO 18

19 VALUTAZIONE DELLA PERICOLOSITA ZONA OVEST ZONA EST UBICAZIONE DELLE OPERE DI MITIGAZIONE DEL RISCHIO 19