NOZIONI GENERALI SULLE TRINCEE DRENANTI. Un sistema di drenaggio può essere costituito da: - un insieme di fori;

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1 ASSOCIAZIONE NAZIONALE DIFESA DEL SUOLO Giornata di Studio 2005 DIFESA DEL SUOLO Esperienze a confronto Santo Stefano di Sessanio (AQ) Lectur Hall Sextantio, 2 dicembre 2005 Ing. Maurizio De Vincenzi PROBLEMATICHE RELATIVE ALLA SISTEMAZIONE DI UN AREA IN FRANA CON SISTEMI DRENENTI

2 NOZIONI GENERALI SULLE TRINCEE DRENANTI Un sistema di drenaggio può essere costituito da: - un insieme di fori; - pozzi; - trincee; - gallerie. Nei predetti elementi, vuoti o riempiti da materiali ad elevata permeabilità, è possibile il controllo dei fluidi interstiziali e l allontanamento dell acqua drenata dal terreno. I sistemi drenanti sono di duplice tipologia: - a gravità quando gli elementi drenanti sono a contatto con l atmosfera; in questo caso la pressione dei fluidi interstiziali p agenti sui contorni drenanti è pari alla pressione atmosferica p a ; - sotto vuoto quando, con l uso di pompe a vuoto, i contorni drenanti sono mantenuti ad una pressione inferiore a quella atmosferica (p < p a ). La realizzazione di un sistema di drenaggio a gravità determina l annullamento delle pressioni interstiziali sul nuovo contorno costituito dall interfaccia tra il sistema ed il terreno. A seguito di questo annullamento, la distribuzione delle pressioni interstiziali nel terreno non risulta più equilibrata e si innesca un moto di filtrazione a superficie libera in regime vario (processo di drenaggio) che termina quando si raggiungono le

3 condizioni stazionarie che rispettano le nuove condizioni al contorno. Un intervento di drenaggio deve, ovviamente, produrre la desiderata riduzione delle pressioni interstiziali in tempi accettabili. Il funzionamento di un sistema di drenaggio non è necessariamente connesso con l abbassamento della superficie libera della falda o con il prosciugamento del volume di terreno posto al disopra della superficie di scorrimento. Risulta, invece, importante modificare, mediante la realizzazione della predetta opera, le condizioni di flusso, in modo che si riducano le pressioni interstiziali. In generale, quindi, l efficacia di un sistema drenante non è legata alla quantità d acqua allontanata, ma alle variazioni del regime delle pressioni interstiziali che il sistema è in grado di produrre. Le trincee drenanti, in particolare, sono utilizzate per la stabilizzazione di frane superficiali di carattere prevalentemente traslazionale, che, solitamente, si manifestano in terreni a grana fina fortemente alterati e caratterizzati da una permebilità più elevata di quella del terreno stabile sottostante. Le trincee, a sezione trasversale rettangolare o trapezia, esplicano la loro funzione drenante attraverso il materiale di riempimento costituito da terreno a grana grossa. La forte differenza di permebailità tra il terreno in posto e quello di riempimento, congiuntamente alla facilità con cui l acqua viene allontanata per gravità, determina una condizione in cui la pressione interna è pari a quella atmosferica (u = 0). In sede esecutiva, soprattutto per altezze considerevoli, superiori ai 2.00 ml, ai fini della sicurezza nei confronti del

4 franamento dei fronti, è buona norma riempire rapidamente la trincea e limitare la lunghezza del tratto in scavo. Le trincee drenanti devovo essere realizzate parallelamente al pendio, secondo la direzione monte-valle e non trasversalmente allo stesso. La realizzazione di trincee drenanti trasversali al pendio, in sede di attività di escavazione, può peggiorare le condizioni di stabilità e, se la capacità drenante viene meno, per intasamento della trincea, si può verificare un aumento delle pressioni interstiziali con diminuzione delle condizioni di stabilità. Le trincee drenanti, inoltre, devono essere costruite a partire dal punto più basso dell area da stabilizzare, in modo che è possibile allontanare l acqua drenata senza ulteriori interventi sul pendio, e la funzione drenante può essere esplicata sin dall inizio, durante la fase di realizzazione. Il materiale drenante di riempimento della trincea deve essere costituito da ghiaia e sabbia di granulometria adeguata per soddisfare i requisiti dei filtri evitando il trasporto di materiale fine ed il progressivo intasamento della trincea stessa. Si può prescindere dal requisito dei filtri ed impiegare solo materiali a grana grossa, quali ghiaia, pezzame di pietra, scarti di materiali di cava di rocce, se le pareti ed il fondo della trincea vengono rivestite con telo di geotessile. Lo smaltimento dell acqua drenata deve essere facilitata mediante la messa in opera, sul fondo della trincea, di una tubazione sfinestrata di adeguato diametro (dell ordine dei mm) con camicia di geotessile. La ghiaia e la sabbia possono essere utilizzate come materiale drenante senza l impiego di geotessile al contatto con

5 la trincea se la la loro granulometria soddisfa le seguenti condizioni (regola dei filtri): 5d 15 < D 15 < 5d 85, D 85 > 2a, dove: - d 15 e d 85 rappresentano le dimensioni corrispondenti al 15% ed all 85%, in peso, di passante nella curva granulometrica del terreno da drenare; - D 15 e D 85 rappresentano le stesse quantità nella curva granulometrica del materiale drenante; - a rappresenta la dimensione dei fori nei tubi drenanti. La parte superiore della trincea deve essere protetta da uno strato di argilla costipata di adeguato spessore (dell ordine di 0.5 e 1.00 ml) e larghezza non inferiore a quella della trincea. Lo strato di argilla costipata impedisce l infiltrazione diretta delle acque superficiali nella trincea, nonché il trasporto di materiale fino al suo interno. L argilla deve essere costipata per strati ad una densità non minore del 95% della massima densità secca, ed a un contenuto d acqua W = W opt. Sarebbe preferibile utilizzare una argilla di plasticità medio bassa, meno soggetta a fenomeni di ritiro. Le misure di pressione interstiziale, eseguite in sito per il controllo del funzionamento di sistemi di trincee drenanti, hanno evidenziato che, in condizioni di regime, la riduzione delle pressioni interstiziali varia lungo la sezione longitudinale del

6 pendio, raggiungendo il suo valore massimo ad una distanza dalla testa delle trincee pari a 3.5 S, dove S rappresenta l interasse delle trincee. Conseguentemente, specialmente verso monte, le trincee devono essere estese all esterno della zona da stabilizzare per un tratto compreso tra 3 e 4 volte il loro interasse. In alternativa, in testa all area da stabilizzare, le trincee possono essere realizzate, con conformazione geometrica in pianta, a forma di Y o di T, al fine di incrementare la capacità drenante.

7 EFFICIENZA IDRAULICA DEL SISTEMA DRENANTE E VARIAZIONE DEL COEFFICIENTE DI SICUREZZA Le condizioni di stabilità di un pendio naturale sono regolate dal rapporto tra la resistenza a taglio disponibile sulla superficie di scorrimento e le tensioni tangenziali agenti su di essa. Gli interventi di stabilizzazione dei pendii producono un miglioramento delle condizioni di stabilità incrementando la resistenza a taglio e/o riducendo gli sforzi tangenziali agenti sulla superficie di scorrimento. Una riduzione delle pressioni interstiziali produce un aumento delle tensioni normali efficaci e, conseguentemente, un incremento della resistenza al taglio. La stabilizzazione di un pendio in frana può essere ottenuta, quindi, abbattendo le pressioni interstiziali u, mediante la realizzazione di un sistema di drenaggio. La realizzazione di un sistema di drenaggio a gravità, come già precedentemente indicato, determina l annullamento delle pressioni interstiziali sul nuovo contorno costituito dall interfaccia tra il sistema ed il terreno. A seguito di questo annullamento, la distribuzione delle pressioni interstiziali nel terreno non risulta più equilibrata e si innesca un moto di filtrazione a superficie libera in regime vario (processo di drenaggio) che termina quando si raggiungono le condizioni stazionarie che rispettano le nuove condizioni al contorno. Il progetto di un intervento di drenaggio e la determinazione e valutazione quantitativa delle modalità di incremento della stabilità di un pendio per effetto della sua realizzazione presenta notevoli difficoltà ed incertezze, poiché la

8 distribuzione delle pressioni interstiziali all interno di un pendio è influenzata dai seguenti fattori: - regime delle piogge; - livelli di infiltrazione; - presenza di superfici di discontinuità; - disomogeneità dei terreni nei confronti della permeabilità; - anisotropia dei terreni nei confronti della permeabilità. Le modellazioni di calcolo disponibili nella lettarura tecnica scientifica di settore (Drenaggi a gravità per la stalibizzazione dei pendii di A. Desideri S. Miliziano S. Rampello; Analisi dei moti di filtrazione indotti dall esecuzione di scavi e trincee di A. Burghignoli - A. Desideri; Efficienza dei drenaggi di A. Burghignoli - A. Desideri; Analisi del processo di consolidazione indotta da un sistema di trinceee drenanti di C. Di Maio P. Santagata C. Viggiani; ecc ) sono state ottenute, quindi, introducendo numerose ipotesi semplificative sulle condizioni di flusso e sulla geometria del problema. I risultati forniti dalle predette modellazioni di calcolo, tuttavia, costituiscono una utile base di partenza e possono contribuire allo sviluppo di una progettazione razionale di un intervento di drenaggio per la stabilizzazione di un pendio. Le condizioni di stabilità di un pendio sono espresse mediante un coefficiente di sicurezza F che, con riferimento ad una assegnata superficie di scorrimento, rappresenta il rapporto tra le forze che produrrebbero lo scorrimento e quelle realmente agenti.

9 Il coefficiente di sicurezza F risulta legato al rapporto tra la resistenza al taglio disponibile localemnete sulla superficie di scorrimento e la tensione tangenziale esistente, e, nella quasi totalità dei metodi, coincide con questo rapporto assumendo così il significato di livello di mobilitazione della resistenza al taglio. Con riferimento al caso di pendio indefinito, sede di un moto di filtrazione stazionario con flusso monodimensionale parallelo al piano campagna, rappresentato nello schema grafico seguente sul generico piano c parallelo al piano campagna e posto a profondità z, il coefficiente di sicurezza F risulta essere pari a: dove: F = τ f /τ b = [c +(σ β -u o )tgφ ]/τ b,

10 - c rappresenta la coesione drenata del materiale costituente il pendio; - φ rappresenta l angolo di attrito interno efficace del materiale costituente il pendio; - γ rappresenta il peso specifico del materiale costituente il pendio; - γ w rappresenta il peso specifico dell acqua di falda; - τ f rappresenta la resistenza al taglio sul piano c; - τ b = γzsenβcosβ, rappresenta la tensione tangenziale sul piano c; - σ β = γzcos 2 β, rappresenta la tensione normale sul piano c; - u o = γ w z w cos 2 β, rappresenta la pressione interstiziale sul piano c; - β rappresenta l inclinazione del pendio rispetto alla orizzontale; - z w rappresenta la profondità del pelo libero della falda. Se in tutti i punti del piano c le pressioni interstiziali vengono ridotte ad una valore u < u o (Δu = u - u o ), l incremento del coefficiente di sicurezza è: ΔF = -Δutgφ /γzsenβcosβ,

11 L incremento del coefficiente di sicurezza assume il valore massimo quando si annullano le pressioni interstiziali (u = 0, Δu max = - u o ) ed è pari a: ΔF max = u o tgφ /γzsenβcosβ. Per efficienza idraulica puntuale E di un drenaggio si intende il rapporto tra riduzione delle pressioni interstiziali conseguita nel punto in esame (-Δu) e la massima riduzione ottenibile (-Δu max = u o ): E = -Δu/u o = (u o u)/u o = 1 - u/u o. A seguiito della esecuzione di un drenaggio, quindi, le pressioni interstiziali si riducono nel tempo fino al raggiungimento delle condizioni di regime. Ne consegue che anche l efficienza idraulica risulta funzione del tempo: E(t) = u o u(t)/u o. In generale l efficineza idraulica varia da punto a punto all interno del volume del terreno in cui avviene il processo di drenaggio. Lungo una assegnata superficie S è possibile, comunque, valutare un valore medio dell efficienza idraulica, mediante la formula seguente: E med (t) = s [u o u(t)]ds/ s u o ds.

12 Dalle precedenti espressioni delle variazioni del coefficiente di sicurezza di un pendio infedinito risulta che, in presenza di una riduzione costante delle pressioni interstiziali sul piano c, l efficienza idraulica media E med (in questo caso coincidente con i valori puntuali) rappresenta anche il rapporto tra l incremento del coefficiente di sicurezza ragiunto e quello massimo ottenibile: E med (t) = E(t) = u o u(t)/u o = ΔF(t)/ ΔF max. E possibile dimostrare, tramite modelli che in questa fase si omettono, e riscontrabili nella letteratura tecnica scientifica di settore, che in un pendio omogeneo, anche in geometrie ed analisi più complesse di quelle relative al pendio indefinito, l efficienza idraulica media sulla superficie di scorrimento E med (t) coincide con il rapporto seguente: E med (t) = ΔF(t)/ ΔF max. Il massimo incremento del coefficiente di sicurezza ΔF max può essere ottenuto valutando F max con una analisi di stabilità con pressioni interstiziali nulle lungo la superficie di scorrimento. Nel caso, pertanto, di pendii costituiti da un terreno omogeneo (φ = cost.), ovvero in presenza di modeste variazioni dei valori di φ lungo la superficie di scorrimento, la soluzione del problema idraulico connesso con l installazione di un sistema di drenaggio e la valutazione dell evoluzione temporale dell efficienza idraulica sulla superficie di scorrimento, permettono una stima dell icremento del coefficiente di sicurezza e delle ssue variaizioni nel tempo:

13 ΔF(t) = E med (t). ΔF max. In un terreno reale, (un terreno, cioè, intermedio tra una sabbia ideale ed una argilla ideale), se l apporto di acqua in superficie ha una portata media inferiore alla permeabilità verticale del terreno (k v ), la realizzazione di un sistema di drenaggio provoca un moto di filtrazione in regime vario con un abbasamento della superficie libera. L acqua contennuta nel terreno viene solo parzialmente drenata ed al di sopra della superficie libera il terreno resta in condizioni di parziale saturazione (0 < S r < 1). Il volume di acqua che fuoriesce dalla unità di volume di terreno drenato è dunque solo una parte della porosità n. Questa aliquota della porosità n, cioè, il volume di acqua che fuoriesce, è indicata come porosità efficace n e : n e = n(1 - S r ). n e = 0. In una sabbia ideale n e = n, mentre in una argilla ideale Le condizioni di regime dipendono, quindi, da: - geometria del problema; - apporto di acqua in superficie; - permeabilità del terreno. Il tempo necessario perché si instauri il nuovo regime di pressioni dipende, inoltre, dalla deformabilità e dalla porosità efficace del mezzo.

14 L efficienza idraulica di un sistema di trincee drenanti può essere valutata mediante lo studio del modello di seguito rappresentato: Si ipotizza che le trincee drenanti: - sono disposte secondo le linee di massima pendenza del pendio; - sono parallele; - hanno sezione rettangolare (larghezza B e profondità H o ); - hanno uno sviluppo longitudinale L molto maggiore dell interasse S, tale da giustificare una analisi in condizioni di flusso bidimensionale. Si ipotizza, inoltre, che: - il piano campagna è orizzontale;

15 - le condizioni iniziali sono idrostatiche; - la superficie libera della falda coincide con il piano campagna; - lo strato di terreno, sede del processo di drenaggio, è omogeneo; - lo strato di terreno, sede del processo di drenaggio, è isotropo; - lo strato di terreno, sede del processo di drenaggio, è limitato inferiormente da una formazione impermeabile posta ad una profondità H = nh o. La soluzione del problema per la determinazione dell efficienza idraulica a regime dipende dai rapporti S/H o, B/H o e H/H o. L integrazione della funzione E med (t), necessaria alla valutazione di E med a regime, estesa a tutto l interasse S, supponendo nulle le pressioni interstiziali all interno della trinea, ha condotto ai risultati rappresentati nei grafici seguenti:

16 Per il rapporto B/H o si può assumere un valore costante pari a 0.16, considerando che, per le tecniche di scavo, la larghezza della trincea è solitamente proporzionale alla profondità. In ognni caso, le variazioni del rapporto B/H o non influenzano la soluzione. Per quanto riguarda il rapporto n = H/H o sono stati considerati i seguenti quattro valori: - n = H/H o = 1.00; - n = H/H o = 1.50; - n = H/H o = 2.50; - n = H/H o = Il primo valore corrisponde a trincee che interessano tutto lo strato di terreno in cui avviene il processo di drenaggio. Non sono stati considerati valori di n > 4, dal momento che per n > 4 i risultati nell intorno delle trincee non differiscono apprezzabilemnete tra loro.

17 In considerazione degli interassi utilizzati maggiormente, sono stati considerati, inoltre, valori del rapporto S/H o variabili tra 1 e 6. Sebbene i risultati si riferiscono ad un terreno a permeabilità isotropa (k h = k v ), le soluzioni possono essere utilizzate, anche, per il caso di terreno anisotropo rispetto alla permabilità, operando una trasformazione di scala, a meno di un modesto errore indotto dalla larghezza B della trincea che non è influenzata dalla variazione di scala. Per condizioni di anisotropia della permeabilità si deve far riferimento, quindi, ad un interasse fittizio S* tale che: S*/H o = S/H o (k v /k h ) 1/2. L efficienza idraulica media a regime, inoltre, è stata valutata sui seguenti quattro piani orizzontali posti a diverse profondità D dal piano campagna: - D/H o = 0.50; - D/H o = 1.00; - D/H o = 1.50; - D/H o = Per quanto concerne l evoluzione temporale del fenomeno, i risultati sono presentati in funziona di una grandezza adimensionale, il fattore tempo T: T = (k v /γ w H o 2 )[(E t/2(1+ν )(1-2ν )], dove E e ν rappresentano le costanti elastiche del mezzo.

18 Come già precedentemente indicato, le trincee drenanti sono utilizzate per stabilizzare movimenti franosi superficiali a carattere prevalentemente traslazionale. In genere, le frane di questo tipo interessano pendii poco acclivi e le superfici di scorrimento risultano, in ampie zone, pressocchè parallele al piano campagna. La coltre di terreno posta al di sopra della superficie di scorrimento è frequentemente alterata e caratterizzata da una permeabilità più elevata di quella della formazione stabile sottostante. In questo quadro è lecito far riferimento ad un pendio indefinito con regime idraulico caratterizzato da una filtrazione nella direzione monte valle, con superficie libera parallela al piano campagna. Se si considera un sistema di trincee drenanti tra loro parallele, disposte longitudinalmente secondo le linee di massima pendenza, le condizioni geometriche permettono di studiare il processo di drenaggio in una generica sezione trasversale del pendio. La letteratura tecnica scientifica di settore fornisce, anche, una valutazione dei tempi necessari perché il sistema di drenaggio esplichi la sua funzione. I risultati sono rappresentati nei grafici seguenti:

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20 Nei predetti grafici, in funzione dei medesimi parametri utilizzati per la rappresentazione della valutazione della efficienza idraulica media a regime, sono indicati i valori del fattore tempo T 50 e T 90 necessari a raggiungere una efficienza idraulica pari al 50% ed al 90% di quella finale.

21 I grafici si riferiscono esclusivamente a valori di n pari a: - n = H/H o = 1.00; - n = H/H o = Il decorso del processo per n = 1.5 ed n = 4 non è significativamente diverso da quello ottenuto per n = 2.5. Dall essame dei risultati delle analisi precedentemente esposte, le principali considerazioni sul comportamento di un sistema di trincee drenanti possono essere riassunte nel modo seguente: - l efficienza idraulica media si riduce sensibilmente all aumentare del rapporto S/H o ; - l efficienza idraulica media sui piani posti al disotto delle trincee è sensibilmente minore di quella che si raggiunge nei piani che attraversano le trincee; i valori di efficienza che si ottengono per D/H o compreso tra 1.5 e 2.0 (zone al disotto delle trincee) sono circa la metà di quelli corripondenti a D/H o compreso tra 0.5 e 1.0 (zone attraversate dalle trincee); - per valori di n > 1.5 la soluzione sui piani attraversati dalle trincee (D/H o < 1) non è significativamente influenzata dalla profondità del piano impermeabile di base; - i tempi necessari perché il sistema di drenaggio inizi ad esplicare la sua funzione

22 crescono con il rapporto S/H o ; questa dipendenza è molto forte sui piani attraversati dalle trincee; - i tempi di raggiungimento delle condizioni stazionarie sui piani posti al di sotto della base delle trincee sono molto maggiori di quelli relativi ai piani attraversati dalle trincee; queste differenze sono particolarmente marcate per bassi valori del rapporto S/H o. L ottimizzazione di un sistema di trincee drenanti richiede, quindi, l impiego di trincee di profondità H o sufficiente a raggiungere le zone nelle quali si intende ridurre le pressioni interstiziali, mentre l interasse S può essere fisso in relazione al valore finale dell efficienza che si vuole ottenere ed ai tempi necessari per un efficace funzionamento del sistema.

23 CALCOLO DELL EFFICIENZA IDRAULICA DI UN SISTEMA DRENANTE E DELLA VARIAZIONE DEL COEFFICIENTE DI SICUREZZA Si intende ora illustrare una applicazione delle torie precedentemente esposte, relativamente al dimensionamento delle opere di consolidamento, mediante trincee drenati, previste nell ambito del progetto esecutivo dei lavori di Sistemazione del movimento franoso nella frazione Castel Di Croce nel Comune di Poggio Sannita, in Provincia di Isernia. L area oggetto di intervento è costituita da un complesso caotico di argille sabbiose, argille siltose ed argille marnose di colore avana o grigio, variamente scagliose, con inglobati trovanti, passaggi o lembi di strati e livelli da centimetrici a decimetrici di natura essenzialemnte calcareo marnosa o arenacea (dallo studio e relazione geologica a firmna del Dott. Giovanni Amicone, allegata al progetto esecutivo). La consistenza dei materiali risulta essere bassa negli spessori superficiali e passa a media o buona negli spessori più profondi. Si deve aggiungere, poi, che la struttura geolitologica dei terreni del pendio era conosciuta anche per mezzo di studi precedenti e dalla letteratura tecnica specifica (dgli studi e relazioni geologighe allegate ai progetti degli interventi, eseguiti dalla Amministrazione Provinciale di Isernia, a protezione della Strada Provinciale Sprondasino, che collega il territorio del Comune di Poggio Sannita con quello di Bagnoli del Trigno I parametri geotecnici, dei terreni costituenti il pendio, indicati nella relazione geologica, ed utilizzati per i calcoli e le verifiche di stabilità assumevano i valori seguenti:

24 Copertura detritica dei materiali destrutturati di tipologia ascrivibile alle argille variegate: - coesione c = 0,00 kg/cm2; - angolo di attrito φ' = 19 gradi; - peso specifico γ g/cm3. = 1.85 Substrato di argille variegate integre: - coesione c = 0.20 kg/cm2; - angolo di attrito interno di picco φ'= 21 gradi; - peso specifico γ = g/cm3. La oggetto articolazione di in attenzione, cui dal è stato punto di schematizzato il vista formazioni delle pendio affioranti e geotecnico, è indicata nello schema grafico seguente. Il pendio di interesse è interessato da movimenti, caratterizzati da basse velocità di avanzamento, con slittamento

25 verso valle delle coltri superficiali di copertura rispetto al piano di base. Il comportamento morfoevolutivo del versante, all atto della redazione del progetto esecutivo, era interessato da una condizione di instabilità, in atto e potenziale, del profilo topografico, con evidenti salti di quota morfologici e chiari cumuli di materiali di frana, e presentava, con l evidenza del caso, tutti gli elementi sintomatici di una condizione d instabilità geotecnica, dovuta al lento scorrimento degli strati superiori destrutturati. Introdurre foto e stato di fatto Al fine di individuare con sufficiente certezza i cinematismi in atto è stato definito il modello geotecnico schematico di riferimento, dal quale risulta chiaramente che gli spessori significativi sono interessati dalla presenza di litotipi notevolmente rimaneggiati e destrutturati, a prevalente componente argillosa, e con caratteristiche geomeccaniche estremamente scadenti. Gli scorrimenti superficiali, di tipo areale, sono dovuti alla traslazione verso valle di porzioni considerevoli di materiali di superficie per effetto della concomitante azione di soliflusso e di reptazione delle formazioni affioranti. Il soliflusso è connesso con l imbibizione dei terreni, con conseguente incremento dello stato di saturazione, che si verifica nei periodi di maggiore intensità e consistenza delle piogge. La reptazione, riconducibile a lenti ed impercettibili movimenti della coltre superficiale, per effetto della variazione delle condizioni climatiche e delle stagioni (gelo, disgelo,

26 essiccazione, ecc.), causa variazioni volumetriche nelle formazioni affioranti. I fenomeni predetti sono stati amplificati dalle azioni telluriche e dalla presenza superficiale di piccole falde freatiche, arealmente e verticalmente confinate, ma che, in presenza di intense precipitazioni, tendenti a permettere l innalzamento del livello piezometrico, possono anche intercomunicare, come facilmente riscontrabile dai numerosi pozzi presenti in loco e desumibile dalle indagini geotecniche in situ, attraverso le quali è stato possibile determinare chiaramente la quota dell isofreatica di superficie, rispetto al piano di campagna. Per la definizione degli interventi sono state distinte le aree interessate da movimenti superficiali già in atto rispetto a quelle interessate da movimenti superficiali potenziali. In funzione della predetta distinzione le previsioni progettuali consistono nella seguente tipologia di opere: - drenaggio superficiale principale a gravità lungo lo sviluppo lineare del segmento di monte dell asta del Vallone Quarte Macchiabovino ; - drenaggi superficiali secondari a gravità lungo le depressioni presenti sul pendio, raccordati al drenaggio superficiale principale; - rimodellazione lieve del pendio, tendente alla regimazione superficiale delle acque di ruscellamento, in direzione dei drenaggi precedentemente menzionati; - paratie di pali trivellati di grande diametro, in prossimità degli insediamenti civili rurali e delle attività produttive agricole, aventi la funzione di

27 bloccare i movimenti traslazionali potenziali delle masse allentate destrutturate. Specificamente gli interventi di drenaggio superficiale a gravità consistono nella realizzazione di una trincea drenante di profondità variabile, con minimo di 3.40 ml, per il ramo principale, e di 2.40 ml, per i rami secondari, con sezione tipo trapezoidale rivestita da geotessile e riempita per un altezza di 0.50 ml dalla generatrice superiore del tubo drenante di pietrisco di cava lavato, di pezzatura mista da mm a mm, e per la parte restante con pietrame calcareo vagliato di adeguata pezzatura. Sul fondo della trincea era stato previsto un massetto in calcestruzzo al fine di consentire un rapido deflusso delle acque drenate tramite messa in opera di una tubazione microfessurata in P.V.C. corrugato, rivestita con camicia di geotessili, di diametro pari a φ 315 mm, per il ramo principale, e pari a φ 250 mm, per i rami secondari. Le acque drenate avranno come corpo recettore l asta del Vallone Quarte Macchiabovino, nel segmento di valle, in corrispondenza delle aree caratterizzate alla attualità da un adeguato grado di stabilità geotecnica. Le previsioni progettuali preliminari consistono, inoltre, nella protezione del fondo e delle scarpate della sezione defluente del Vallone Quarte Macchiabovino, all innesto con il ramo principale del drenaggio superficile a gravità, per una lunghezza di circa ml. La predetta protezione si rende necessaria al fine fronteggiare fenomeni di erosione e scalzamento al piede, con conseguente crollo e danneggiamento della pendice.

28 La protezione del fondo della sezione sarà ottenuta mediante la messa in opera di materassi flessibili tipo Reno, costituiti da tasche di rete metallica a doppia torsione e riempimento con ciottoli di fiume. La protezione delle scarpate della sezione, invece, sarà ottenuto mediante la messa in opera di biostuoia biodegradabile, costituita da fibre vegetali, con sovrastante geogriglia bidirezionale antierosione, composta da fili di poliestere. La biostuoia biodegradabile, costituita da fibre vegetali di materiali geocompositi è tale da permettere un rapido attecchimento della vegetazione autoctona con rinverdimento della scarpata stessa. Per quanto concerne, invece, le opere di protezione degli insediamenti civili rurali e delle attività produttive agricole, rispetto a possibili movimenti traslazionali potenziali delle masse allentate destrutturate, in sede di elaborazione degli atti progettuali si è ritenuto opportuno proporre interventi atti unicamente a bloccare gli scorrimenti superficiali degli spessori di materiali in condizione di equilibrio instabile, mediante opere di contenimento, evitando interventi che potessero interessare direttamente le falde ed, in genere, le acque profonde. La considerazione che ha condotto a tale scelta è stata quella che il drenaggio delle acque profonde, con conseguente diminuzione della componente delle pressioni neutre, nel contesto complessivo del quadro tensionale del terreno, comporterebbe un cedimento diffuso sull intera area oggetto di interesse.

29 Poiché i litotipi affioranti risultano di tipo a comportamento non omogeneo ed isotropo sul territorio, per consistenza e potenza degli strati, il cedimento risulterebbe di tipo non uniforme ma differenziale, con conseguente attivazione di fenomeni di dissesto strutturale dei fabbricati e delle preesistenze presenti. Specificamente le previsioni progettuali consistono nella realizzazione di paratie di pali trivellati di grande diametro, ubicate a immediatamente a valle degli insediamenti civili rurali e delle attività produttive agricole, presenti nell area instabile. Nel caso di specie, della progettazione, cioè, del sistema drenante per il consolidamento del movimento franoso che interessa un pendio nella frazione Castel Di Croce del Comune di Poggio Sannita gli schemi grafici, indicati nella parte teorica, assumono la rappresentazione seguente, riferita alle condizioni di profondità massima di 5.00 ml da piano campagna.

30 Le valutazioni dell efficienza idraulica del sistema drenate e delle variazioni del coefficiente di sicurezza, per effetto della realizzazione del sistema drenante stesso, vengono effettuate su un piano posto a profondità pari a 5.00 ml, coincidente con il piano dei materiali integri impermeabili, caratterizzati da coefficiente di permeabilità inferiore a 10-6 m/sec(k v = k h < 10-6 m/sec), ascrivibile alla formazione delle argille variegate. Si considera che il pendio, oggetto di attenzione, interessato da un movimento frannoso superficiale con superficie di scorrimento alla profondità di 5.00 ml, possa essere ad un pendio indefinito sede di un moto di filtrazione con superficie libera coincidente con il piano campagna. La coltre in frana è caratterizzata da una permeabilità molto maggiore della formazione integra di base. Il coefficiente di sicurezza che si intende ottenere, nelle condizioni di regime, per garantire la stabilità del pendio è:

31 F reg > 1.3 Nel caso di terreno privo di coesione e superficie libera della falda coincidente con il piano campagna, quale quello della situazione in oggetto, considerati i parametri geotecnici forniti dalle indagini effettuate e che il pendio presenta una pendenza dell ordine di 11, come desumibile dal rilievo celerimetrico di dettaglio, il coefficiente di sicurezza F risulta pari a: F o = [(γ γ w )/γ] (tanφ /tanβ) = 0.81 Il valore massimo del coefficiente di sicurezza F max si verifica in tempo asciutto ed è pari a: F max = tanφ /tanβ = 1.77 Il massimo incremento del coefficiente di sicurezza ΔF max è, pertanto, pari a: ΔF max = F max - F o = 0.96 La variaizone richiesta, dunque, per il coefficiente di sicurezza in condizioni di regime è: ΔF reg = F reg F o = 0.49, a cui corrisponde un valore della efficienza idraulica media alla base della trincea (D/H o ):

32 E med reg = ΔF reg /ΔF max = Dal diagramma seguente, per valori di n = H/H o = 1.00 e D/H o = 1.00, posto E med reg = 0.51, si ottiene per S/H o : S/H o = 2.27,

33 e quindi un valore di S pari a: S = 2.27x5.00 ml = ml. Poiché la coltre in frana presenta una larghezza massima dell ordine di ml, si deduce che, per la stabilizzazione del pendio con un coefficiente di sicurezza a regime F reg > 1.3, è necessaria la previsione di una trincea ogni ml. E stato, infine, verificato in che tempo si raggiungono le condizioni di regime e la congruità del predetto tempo rispetto ai risultati attesi dalla realizzazione dell intervento. Dal diagramma seguente, per valori di n = H/H o = 1.00 e D/H o = 1.00, posto S/H o = 2.27 si ottiene un valore del fattore tempo T 90 : T 90 = 0.4, a cui corrisponde un tempo pari a: t 90 = T 90 x [2(1+ν )(1-2ν )/E ] x (γ w H o 2 /k v ) = 5 mesi.

34 Il raggiungimento delle condizioni di regime nel tempo di cinque mesi rappresenta, sicuramente, un obiettivo congruo rispetto ai risultati attesi dalla realizzazione dell intervento.

35 CARATTERISTICHE GEOMECCANICHE DELLA COLTRE IN FRANA parametro valore riferimento peso specifico γ (g/cm 3 ) 1.85 g/cm 3 relazione geologica coesione efficace c (κg/cm 2 ) 0.00 (κg/cm 2 ) relazione geologica angolo attrito φ ( gardi) 19 relazione geologica modulo di Young E (kpa) 2500 kpa letteratura tecnica di settore per comparazione con materiali similari coefficiente di poisson ν 0.25 letteratura tecnica di settore per comparazione con materiali similari permeabilità k v =k h (m/sec) dell oridne di per deduzione m/sec considerato che la permeabilità del materiale integro impermeabile è dell ordine di 10-6 m/sec inclinaione pendio φ ( ) 11 rilievo celerimetrico di dettaglio

36 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DELLA TRINCEA DRENANTE parametro valore tipo tipo sezione trasversale larghezza minima sezione trasversale (ml) larghezza massima sezione trasversale (ml) altezza (ml) ad unico braccio parallelo al pendio sezione trapezia 1.00 ml 2.50 ml 5.00 ml