N. 20/1: Eventi sismici ed effetti:

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1 N. 20/1: Eventi sismici ed effetti: 1. Eventi sismici: misura e conseguenze fisiche (da rivista Anemos, giugno 2012) Prima di dimenticare il sisma che ha colpito la pianura Padana nel maggio (20 e 29/05) e giugno (03 e fino al 29/06) con evidenze e danni anche notevoli nel modenese e nel mantovano vediamo come viene misurato (fino a 5,9 indica R il 20/05/2012). Due sono le scale di misurazione che non hanno corrispondenza tra loro: a. Scala Mercalli: valuta i danni conseguenti alle scosse (Fig. 1); è una scala lineare ed empirica; b. Indice Richter: è una scala logaritmica senza limiti inferiore né superiore che definisce attraverso un indice la magnitudo della scossa riferita ad una scossa campione. Indice = 0 è uguale a liberare 105 Joule 1 ; il massimo valore registrato finora è di 8,6. Fig. 1 Scala Mercalli 1 Lavoro compiuto dalla forza di 1 N (Newton) per spostare di 1 m il suo punto di applicazione 1/8

2 Fig. 2 Scala Richter A titolo illustrativo si riportano di seguito 4 figure che evidenziano i danni riportati sulla superficie asfaltata di una piazza, in un campo di mais e su edifici. Emblematico il crosso della torre estense di Finale Emilia. La Fig. 6, elaborata dall Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) evidenzia la localizzazione e l intensità delle scosse verificatesi dal 19 maggio a 4 giugno 2012 in corrispondenza della faglia presente nella pianura Padana grossomodo in corrispondenza al confine tra Lombardia ed Emilia-Romagna. Fig. 3 Effetto del terremoto in un campo di mais 2/8

3 Fig. 4 Cultura distrutta Fig. 5 Edifici distrutti 3/8

4 Fig. 6 INGV Localizzazione ed intensità scosse 2. Possibili effetti sugli acquiferi più superficiali: il sisma nella pianura Padana Collaborazione con Marco Mantovani, geologo La morfologia della bassa pianura padana descrive in modo inequivocabile, la sua tipologia di formazione e genesi. I terreni affioranti sono di origine continentale e riferibili all Olocene (periodo che inizia anni fa al termine delle glaciazioni). La loro composizione risulta chiaramente attribuibile all ambiente fluviale instauratosi ed alle sue leggi idrodinamiche: siamo in presenza di alternanze litologiche argillose-limose-torbose ed a sabbie da medio-grosse a medio-fini, la cui disposizione e percentuale risulta in stretta correlazione con i bacini idrografici creatisi. Infatti, l azione modellatrice dei corsi d acqua sul terreno, genera precisi cicli di sedimentazione: i sedimenti più grossolani (sabbie) costituiscono l alveo del fiume, mentre i sedimenti più fini (argille e limi) vengono trasportati e deposti in zone più distanti dal percorso del fiume, ovvero nella sua zona di esondazione. I sedimenti fini sono più compressibili e plastici rispetto a quelli granulari che formano il letto del fiume, in questo modo, si formano i dislivelli tra corsi d acqua e territorio circostante. Con questa dinamica si ha la formazione di dossi (paleoalvei), a matrice prevalentemente granulare alternati ad aree di natura coesiva. Il fenomeno della liquefazione2 trova proprio i suoi elementi in questa situazione. Ovvero, per manifestarsi servono terreni sabbioso-limoso immersi in acqua: nella bassa Pianura Padana esiste questa situazione. Essa risulta ricca di acqua sia in superficie che in profondità ed è attraversata 2 Liquefazione = sciogliersi del terreno fine (argilla e limi) in acqua per lo scuotimento (shakerizzazione) provocato dal terremoto. 4/8

5 dagli alvei di paleofiumi e ciclicamente è interessata direttamente o indirettamente da scosse sismiche che provocano un forte scuotimento. Durante l evento sismico la pressione dell'acqua (incomprimibile) presente negli interstizi del materiale sabbioso (pressione interstiziale o neutrale) può aumentare fino ad eguagliare la pressione complessiva di confinamento3 dello strato sabbioso (pressione effettiva o intergranulare). Quindi, quando la pressione effettiva, dipende supera la resistenza al taglio, la miscela acqua sabbia limo si trasforma in fango e viene eruttata con il terremoto. Questo fenomeno risulta causato per effetto delle sollecitazione agli sforzi di taglio con andamento ciclico irregolare, provocato dalle onde sismiche S (secondarie) che si propagano verso l alto in quanto provenienti dalle formazioni rigide in profondità. Il fenomeno non può avvenire sui terreni coesivi (prevalentemente argillosi) perché le loro forze interlamellari (le particelle argillose sono formate da lamelle disposte una sull altra) riducono la mobilità delle particelle, non permettendo il verificarsi della liquefazione, nonostante un ipotetico aumento di pressione interstiziale. I terreni rocciosi sono esenti dalla liquefazione. Per i terreni sabbiosi è necessaria la giusta tipologia di sabbia perché la liquefazione abbia luogo: devono essere sabbie poco compatte (normal consolidate o sotto consolidate) e recenti come quelle della Pianura Padana, che non hanno avuto il tempo di compattarsi e sono ancora soffici. Nel disegno si rappresenta lo schema della perdita di attrito delle particelle in seguito alla liquefazione. Quindi le forze sopra indicate, se insistono su una massa di terreno tendente al granulare, questo tende a modificare la propria struttura con un forte aumento della pressione interstiziale. Nel caso dei depositi alluvionali recenti, che sono caratterizzati da scarsa compattezza ed addensamento, scosse sismiche con durata e intensità notevoli tendono a far corrispondere la pressione interstiziale con la pressione effettiva, ovvero quella di confinamento. In questo meccanismo le particelle sabbioso limoso cominciano ad avere libertà di movimento nell acqua. Qualora vi sia una copertura debole o con fratture tra strato in liquefazione e superficie topografica, questa massa fluida viene a giorno. Tale situazione può avvenire anche attraverso pozzi di qualunque diametro. 3 Resistenza che il terreno oppone ad azioni interne che tendono a farlo esplodere. 5/8

6 Inoltre durante la scossa sismica, questa può creare fluttuazioni del livello della falda che certamente andrà ad incidere sulla accelerazione del processo di sviluppo delle pressioni interstiziali o creare fenomeni di sifonamento. Riassumendo i fenomeni che originano e accompagnano la liquefazione risultano così schematizzati: Le pressioni all interno dello strato interessato, vengono simultaneamente a modificarsi con aumento delle pressioni neutre fino a eguagliare quelle effettive; Mutazione della struttura dello strato del materiale interessato, durante e dopo la scossa sismica che ha innescato il fenomeno; In superficie si hanno masse acquose limose - sabbiose fuoriuscite da fessure e fratture presenti negli strati soprastanti, anche a causa della loro pressione litostatica; Conseguentemente alla fuoriuscita di materiale ed alla dissipazione delle pressioni interstiziali, può verificarsi una subsidenza indotta del terreno interessato dal fenomeno; Oscillazioni pluridirezionali nei terreni più coesivi sovrastanti lo strato assoggettato alla liquefazione comportano la formazione di fratture, avvallamenti e danneggiamento delle infrastrutture sepolte (tubazioni, serbatoi ecc.) Si noti nella fotografia soprastante come la liquefazione, a seguito di un terremoto avvenuto a Niigata in Giappone il 16 giugno 1964 (magnitudo 7,5 Richter), portò al ribaltamento di edifici. Questo avvenne nonostante la loro progettazione e costruzione secondo criteri antisismici, ma il suolo e sottosuolo erano composti da depositi sabbiosi saturi in acqua e quindi furono assoggetti alla liquefazione a seguito delle scosse sismiche. Dimostrazione degli effetti della liquefazione causata dal terremoto avvenuto il 16 giugno 1964 a Niigata Giappone. Si noti nella fotografia soprastante come la liquefazione, a seguito di un terremoto avvenuto a Niigata in Giappone il 16 giugno 1964 (magnitudo 7,5 Richter), portò al ribaltamento di edifici. Questo avvenne nonostante la loro progettazione e costruzione secondo criteri antisismici, ma il suolo e sottosuolo erano composti da depositi sabbiosi saturi in acqua e quindi furono assoggetti alla liquefazione a seguito delle scosse sismiche. 6/8

7 Risalita di acqua mista a limo sabbioso in pieno campo e da un pozzo di grande diametro 7/8

8 3. Non si considerano in questo Quaderno le conseguenze economiche e psicosociali sulle persone e sulla comunità che sono comunque di rilevanza enorme. 8/8