DOTTORATO DI RICERCA IN INFRASTRUTTURE E TRASPORTI SCHEDA PER L AMMISSIONE AL II ANNO DI CORSO. Curriculum Infrastrutture Tutore Maria Marsella

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1 DOTTORATO DI RICERCA IN INFRASTRUTTURE E TRASPORTI SCHEDA PER L AMMISSIONE AL II ANNO DI CORSO Dottorando Peppe Junior Valentino D Aranno Ciclo XXVIII Curriculum Infrastrutture Tutore Maria Marsella 1 Acquisizione di conoscenze propedeutiche integrative Analisi delle deformazioni del terreno e delle infrastrutture con mappe di velocità media e serie temporali ottenute con la tecnica della Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintetica (DInSAR). Esecuzione di rilievi laser scanning di pendii instabili ed elaborazioni di dati per la restituzione della geometria dei versanti e delle pareti rocciose. Analisi di strumenti di calcolo e valutazione della funzionalità su casi di studio reali, analisi previsionali di frane e caduta blocchi. 2 Ricerca bibliografica svolta [1] CRSP-3D USER S MANUAL. Colorado Rockfall Simulation Program. Publication No. FHWA-CFL/TD February [2] DAN3D User s manual. Beta Version 2 Hungr Geotechnical Engineering, Inc., March, Almondel Rd., West Vancouver, B.C., Canada, V7V 3L6. [3] DE ASTIS, G., DELLINO, P., LA VOLPE, L., LUCCHI, F. AND TRANNE, C.A., 2006, Carta Geologica dell Isola di Vulcano 1: L. La Volpe & G. De Astis (eds). [4] MARSELLA, M., SALINO, A., SCIFONI, S., SONNESSA, A. AND TOMMASI, P., 2011, Stability conditions and evaluation of the runout of a potential landslide at the northern flank of La Fossa active volcano. In The Second World Landslide Forum, 3-7 October 2011, Rome, Italy. [5] MIRAGLIA, S, 2009, Utilizzo della tecnica a scansione laser per l analisi quantitativa di scenari di rischio: il caso di caduta blocchi da pareti rocciose del Monte Lentia (Isola di Vulcano), Unpublished Thesis dissertation, Sapienza University of Rome, Italy [6] MCDOUGALL, S. AND HUNGR, O., 2004, A model for the analysis of rapid landslide motion across three-dimensional terrain Canadian Geotechnical Journal, 41: (6) , /t [7] AYOTTE, D., HUNGR, O., Calibration of a runout prediction model for debris-flows and avalanches. In G.F. Wieczorekand N.D. Naeser (eds.), Proceedings 2nd Int. Conf. on Debris-Flow Hazards Mitigation, Taipei, [8] PFEIFFER, T. AND BOWEN, T., 1989a, Colorado Rock fall Simulation Programm. Colorado School of Mines- US Department of Trasportation Federal Highway Administration, Final Report. [9] PFEIFFER, T. AND BOWEN, T., 1989b, Computer Simulation of Rockfalls. Association of engineering Geologist Bulletin, vol. XXVI, n 1, pp [10] ROTOMAP User guide. Geo Soft di ing. G. Scioldo. [11] TINTI, S., BORTOLUCCI, E. AND ARMIGLIATO, A., 1999, Numerical simulation of the landslide-induced tsunami of 1988 on Vulcano Island, Italy, Bull Volcanol 61: [12] TOMMASI, P., GRAZIANI, A., ROTONDA, T., BEVIVINO, C., 2007, Preliminary analysis of instability phenomena at Vulcano Island, Italy. Volcanic Rocks, Malheiro and Nunes (Eds). Taylor & Francis Group, London, ISBN

2 [13] VOELLMY, A., 1955, Uber die Zerstorungskraft von Lawinen. Schweizerische Bauzeitung, 73: [14] ARDIZZONE, F., BONANO, M., GIOCOLI, A., LANARI, R., MARSELLA, M., PEPE, A., PERRONE, A., PISCITELLI, S., SCIFONI, S., SCUTTI, M., SOLARO, G., 2012 Analysis of ground deformation using SBAS-DInSAR technique applied to COSMO-SkyMed images, the test case of Roma urban area. [15] IOVINE, G., Mud-flow and lava-flow susceptibility and hazard mapping through numerical modelling, GIS techniques, historical and geo-environmental analyses 3 Resoconto dello stato delle conoscenze relative alla tematica di ricerca L attività di monitoraggio delle deformazioni superficiali può essere svolta attraverso numerose tecniche che vengono scelte in base alla specificità del sito, del tipo d opera da monitorare e soprattutto dalle tipologie di movimento che ci si aspetta (velocità). Attualmente, oltre alle tecniche topografiche di alta precisione basate su strumenti terrestri (stazione totale) o satellitari (ricevitori GNSS) con i quali è possibili implementare monitoraggi in continuo ma su punti isolati, sono disponibili metodi di osservazione innovativi che consentono di effettuare controlli su aree vaste misurando punti ad alta densità e mantenendone buona accuratezza nelle misure. Nell ambito del monitoraggio ambientale l uso di informazioni telerilevate gioca un ruolo importante in quanto permette di avere visioni globali di un territorio ad un determinato periodo con misurazioni distribuite nell area. Tali informazioni debbono essere incrociate con dati misurati al suolo, per verificarne l affidabilità e l estendibilità a zone nelle quali non è presente una misurazione diretta al suolo. La tecnica di interferometria differenziale SAR rappresenta un valido strumento per la valutazione delle deformazioni di strutture ed infrastrutture. La disponibilità di archivi di dati satellitari che coprono diversi anni di osservazioni (a partire dal 1992) permette di analizzare l andamento dei cedimenti avvenuti sia nel passato (back-analysis) che di quelli in atto. Inoltre, la disponibilità delle immagini ad alta risoluzione provenienti dalla costellazione Cosmo Sky-Med sviluppata dall Agenzia Spaziale Italiana (ASI), migliori in termini di risoluzione spaziale e temporale, garantisce i dati per proseguire il monitoraggio di siti di interesse. Le grandi città ad alta urbanizzazione, che includono anche il patrimonio storico monumentale sono soggette a diversi fattori di deterioramento che provocano sulle strutture vari gradi di danneggiamento (fessurazioni, cedimenti, ecc.) fino a situazioni irreversibili. La stessa metodologia permette di monitorare tutte le strutture presenti in ambito urbano e le relative infrastrutture di servizio (rete stradale, ponti, ferrovie). Ciò permette di analizzare a posteriori l evoluzione di aree che sono state soggette a deformazioni fornendo informazioni utili alla valutazione quantitativa di fenomeni critici in atto e contribuendo alla definizione di scenari di rischio. La tecnica basata sistemi Laser Scanner in modalità terrestre e aerea permette di analizzare fronti di scavo, versanti instabili o interessati dalla realizzazione di opere, fornendo dati tridimensionali (nuvola di punti ad alta risoluzione) utili sia per la ricostruzione geometrica di dettaglio che per la valutazione dell assetto strutturale geomeccanico.

3 4 Ricognizione delle attività in corso presso centri di ricerca nazionali ed internazionali Per lo svolgimento delle attività in corso si collabora con IREA-CNR per l elaborazione delle immagini SAR e le relative serie storiche di spostamento in ambito urbano, con il Dipartimento della Protezione Civile (DPC) per rilievi LIDAR aerei e per analisi di fenomeni di dissesto in Isole Vulcaniche e con Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) per il monitoraggio di aree vulcaniche e per rilievi dedicati alla realizzazione di opere di mitigazione del rischio. 5 Definizione della Ricerca di Dottorato La ricerca del dottorato riguarda l interazione tra le infrastrutture e il territorio circostante, relativamente all individuazioni di fenomeni di dissesto già in atto o eventualmente innescati dai lavori ed al monitoraggio dell opera durante le fasi costruttive. Il monitoraggio può essere pianificato utilizzando tecniche che permettono misure che coprono diversi anni di osservazioni, tecnica DInSAR prima della realizzazione dell opera, per valutare se esistono dissesti in atto nell area di cantiere, durante la realizzazione dell opera integrando le misure satellitari con tecniche topografiche di alta precisione basate su strumenti terrestri (stazione totale, laser scanner) o satellitari (ricevitori GNSS) implementando monitoraggi in continuo di punti ed elementi critici ed in fase di esercizio per monitorare la stabilità dell opera. Il monitoraggio delle deformazioni del terreno e delle infrastrutture è basato sulla l analisi e sulla interpretazione di mappe di velocità media e serie temporali ottenute con la tecnica della Interferometria Differenziale Radar ad Apertura Sintetica (DInSAR). Questi prodotti sono generati tramite la tecnica SBAS - Small Baseline Approach Solution, sviluppato dal IREA-CNR, la quale consente di determinare le deformazioni della superficie terrestre e di analizzare la loro evoluzione nel tempo tramite un appropriata combinazione di interferogrammi a piccola baseline spaziale e temporale mitigando gli effetti di decorrelazione e secondo la tecnica PS Permanent scatterers. Questo tipo di monitoraggio è stato utilizzato per studiare i fenomeni di deformazione superficiali riscontrati sugli edifici a ridosso della area di cantiere di una galleria naturale, su edifici in area urbana, lungo infrastrutture stradali e in aree naturali. Per la comprensione dei fenomeni di dissesto e di deformazione del suolo, i dati SAR sono stati integrati con le informazioni di carattere geologico, idrologico e geotecnico e strutturale. Nel secondo anno l obbiettivo è quello di approfondire le tecniche in esame, per la valutazione dello stato di fatto e per analisi previsionali attraverso la modellazione per analisi di rischio per i versanti, già fatto, per le strutture e infrastrutture. Nell terzo anno verranno applicate queste SEZIONE B Attività di collaborazione e supporto; formazione ed acquisizione di capacità evolute 1 Partecipazione alle attività di didattica presso la struttura di afferenza Supporto all esercitazioni, collaborazione nel ricevimento degli studenti e esami nei corsi: Topografia (Prof.ssa Maria Marsella) Monitoraggio Geomatico (Prof.ssa Maria Marsella)

4 Collaborazioni allo svolgimento di tesi di laurea: INTEGRAZIONE DI MISURE LASER SCANNER E GEORADAR PER LA CARATTERIZZAZIONE DI UNA STRUTTURA MURARIA COMPLESSA PRE- TRAIANEA Corso di Laurea Magistrale in Scienze e tecnologie per la conservazione dei beni culturali Candidata: Silvia Salviani A.A Relatori: Prof.ssa M. L. Santarelli, Prof.ssa L. Orlando Correlatore: Ing. A. Sonnessa ANALISI DI STABILITA E DI CADUTA BLOCCHI SU FRONTI NATURALI IN ROCCE VULCANICHE. IL CASO DELL ISOLA DI VULCANO. Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria della sicurezza e protezione civile Candidato Alfredo Anzidei A.A Relatore Prof.ssa M. Marsella Correlatori: Prof. Q. Napoleoni, Ing. S.Scifoni PROCEDURE PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO VULCANICO ATTRAVERSO LA COSTRUZIONE DI BARRIERE DI CONTENIMENTO: IL CASO DELL AREA SOMMITALE DEL VULCANO ETNA Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria civile Candidata Francesca Lombardi A.A Relatore Prof.ssa T. Rotonda Correlatori: Prof. M. Marsella, Prof. P. Tommasi 2 Attività di formazione Convegni e workshop Dicembre 2012, Roma - ecognition Day Gennaio 2013, Roma - COMSOL Multifisica e MEMS Febbraio 2013, Padova International workshop The Role of Geomatics in Hydrogeologic Risk Università di Padova, CIRGEO Aprile 2013, Firenze - 2GG Due giorni di Geomatica AUTeC

5 3 Collaborazione a studi, ricerche, programmi strutturati Progetto INGV-DICEA Sperimentazione di una innovativa barriera artificiale a protezione della stazione di monitoraggio multiparametrica di Belvedere. Agreement INGV-DPC 2012: Project V 3: Task 4 - Pericolosità legata a fenomeni di instabilità gravitativa di versante a Vulcano e Lipari Convenzione DPC-DICEA: Elaborazione dati LIDAR aereo per la valutazione dei dissesti dell Isola di Stromboli ALLEGATO I Bibliografia [1], [8], [9], [10] Manuali di software per l analisi di caduta blocchi [2] Manuale del software DAN3D per la simulazione delle frane [3] Carta geologica dell isola di vulcano [4] Articolo in cui è descritta la propagazione dinamica della frana [5] Tesi in cui è descritta l analisi di caduta blocchi [6], [7] articoli in cui si è appresa la metodologia e la fase di test del software DAN3D [11], [12] articoli in cui vengono descritti i parametri geotecnici dell isola di Vulcano [13] Articolo per lo studio del comportamento reologico del materiale della Forgia Vecchia [14] Articolo per lo studio della tecnica DinSAR in area urbana [15] Articolo in cui è illustrata la realizzazione di mappe di pericolosità. ALLEGATO II Pubblicazioni durante il dottorato D ARANNO, P.J.V., MARSELLA, M., SCIFONI, S., SONNESSA, A. Quantitative analysis of the slope instability using high resolution 3D surveying techniques Geomatics, Natural Hazards and Risk (sottomesso) CORSETTI, M., D ARANNO, P.J.V., MARSELLA, M., SALINO, A., SCIFONI, S., SONNESSA, A., "Application of Laser Scanning Surveying to rock slopes risk assessment analysis", International Workshop THE ROLE OF GEOMATICS IN HYDROGEOLOGIC RISK Padua, Italy, February 27-28, 2013 D ARANNO, P.J.V., MARSELLA, M., SCIFONI, S., SONNESSA, A. Quantitative analysis of the slope instability using high resolution 3D surveying techniques International Workshop THE ROLE OF GEOMATICS IN HYDROGEOLOGIC RISK Padua, Italy, February 27-28, 2013 (poster)