3.7 Interventi di stabilizzazione

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1 c) misura con un filo a piombo della profondità alla quale un foro di sondaggio si richiude; impiego di tubi di plastica inseriti in fori di sondaggio con lo scopo di individuare solo la posizione della superficie di scorrimento (corrispondente al punto di inflessione del tubo); semplice osservazione di fori di sondaggio (visuale o con telecamere). B) Movimenti inattivi a) osservazioni in trincee o di carote prelevate a carotaggio continuo di: presenza di superfici lucide e striate che evidenziano la superficie di scorrimento; osservazione delle variazioni di orientazione della stratificazione o delle laminazioni, che dovrebbero essere diverse sui due lati della superficie di scorrimento; osservazione di variazioni litologiche; b) misura della variazione del contenuto d'acqua con la profondità: il materiale intorno alla superficie di scorrimento è caratterizzato in genere da un maggior contenuto in acqua; c) prove geotecniche in situ per l individuazione di livelli di debolezza (es. prove penetrometriche); la presenza di un livello debole all interno di una massa più resistente può essere associato con la superficie di rottura; d) indagini geofisiche (sismica a riflessione e a rifrazione, geoelettrica, georadar, etc.) per l individuazione di contrasti nelle proprietà meccaniche fra la massa spostata e il substrato relativamente indisturbato Misura delle pressioni interstiziali La determinazione della pressione dell acqua sotterranea in corrispondenza della superficie di scivolamento è di fondamentale importanza per la determinazione della resistenza al taglio lungo tale superficie. La misura delle pressioni interstiziali ad una data profondità è possibile mediante piezometri. Poiché la misura della pressione deve essere effettuata in corrispondenza della superficie di rottura della frana, l installazione di tali strumenti deve necessariamente seguire le indagini per la determinazione della posizione della superficie di rottura. 3.7 Interventi di stabilizzazione Per quanto riguarda gli interventi da effettuare sui singoli fenomeni, essi dipendono sia dal tipo di movimento che dalle sue cause e dai materiali in esso coinvolti. Gli interventi di stabilizzazione di fenomeni franosi devono essere mirati ad ottenere un certo margine di sicurezza che, nella maggior parte dei casi, può essere quantificato nella misura di F=1.3. Facendo riferimento al concetto di fattore di sicurezza, la stabilizzazione di un pendio soggetto a movimenti franosi può essere ottenuta in due modi: 1) riduzione delle forze destabilizzanti; 2) aumento delle forze resistenti. Le forze resistenti sono determinate dalla resistenza al taglio del materiale che, in termini di tensioni efficaci, può essere espressa dal criterio di Mohr-Coulomb: τ f = (σ - u) tanφ' + c' L aumento della resistenza al taglio, quindi delle forze resistenti, può quindi essere determinato in due modi: a) Aumento degli sforzi efficaci (diminuzione delle pressioni interstiziali) b) incremento dei parametri di resistenza al taglio c e φ. Oltre a questi due criteri di stabilizzazione si può ricorrere ad altre due strategie di intervento (Fig.3.27): 3) applicazione di forze esterne e realizzazione di opere di sostegno; 4) eliminazione del problema e opere di protezione. Nell ambito dello stesso schema classificativo, verranno riportati, per ognuna delle categorie, i principali interventi dell INGEGNERIA NATURALISTICA (Fig.3.28). Quest ultima è una disciplina tecnica che utilizza piante vive in genere in abbinamento con altri materiali (legno, pietrame, reti zincate, geotessili, biostuoie, ecc.). Va precisato che molti interventi dell ingegneria naturalistica possono avere una funzione molteplice nell ottica delle quattro strategie di stabilizzazione prima definite, pertanto in tali casi verranno classificate in base alla loro funzione dominante. Si indicheranno come TECNICHE COMBINATE invece quei casi in cui l uso di vegetazione è combinato con tecniche di stabilizzazione tradizionali. Va inoltre precisato che la categoria degli interventi di stabilizzazione superficiale e rivestimento vegetativo, inseriti di seguito nel gruppo degli interventi che producono un aumento delle forze stabilizzanti (soprattutto per la prevalente funzione di drenaggio legata alla vegetazione), hanno in realtà una funzione prevalente di protezione dai fenomeni di erosione del suolo (dovuti a precipitazione, ruscellamento superficiale, vento). Tuttavia essi sono per lo più usati nel caso di versanti instabili per fenomeni franosi: la loro funzione è soprattutto quella di proteggere il terreno dall azione erosiva della pioggia e del vento in attesa dell affermazione della copertura vegetale e del completamento delle opere di stabilizzazione (quindi in sostanza hanno il ruolo di controllo dell erosione durante la realizzazione di interventi di stabilizzazione di movimenti di versante). 3-25

2 Fig Principali strategie di intervento per la stabilizzazione di pendii. Fig Strategie di intervento dell Ingegneria Naturalistica. 1: Consolidamento al piede (applicazione di forze esterne e realizzazione di opere di sostegno); 2: riprofilatura (riduzione delle forze destabilizzanti); 3: stabilizzazione superficiale e rinverdimento (aumento forze stabilizzanti nei livelli superficiali; protezione dai processi di erosione superficiale). 3-26

3 3.7.1 Riduzione delle forze destabilizzanti Le forze che producono il movimento sono date essenzialmente dalla componente tangenziale della gravità sulla superficie di scorrimento, cioè sono dovute al peso del materiale, all'inclinazione della superficie di scorrimento e del versante. La riduzione delle forze destabilizzanti si realizza in genere attraverso movimenti di terra, quali gradonature o riprofilature (Fig.3.29). Esse possono essere effettuate in tre modi principali: a) scarico (Fig.3.30): riduzione dei pesi nella zona di testata; b) appesantimento al piede (Fig.3.30): applicazione di pesi al piede; c) riduzione della pendenza: mediante scavo o riporto di materiale. Fig Gradonature e riprofilature. a) scarico b) appesantimento al piede τ criterio di rottura a b Fig Scarico e appesantimento al piede e relativa rappresentazione su diagramma σ - τ. σ Aumento delle forze resistenti Diminuzione delle pressioni interstiziali L'aumento degli sforzi efficaci si realizza attraverso la riduzione delle pressioni dell'acqua con opere di drenaggio delle acque di circolazione profonda e di quelle di ruscellamento superficiale. Il drenaggio delle acque rappresenta generalmente il tipo di intervento più efficace ed ha l'effetto, oltre che di aumentare la resistenza al taglio, anche di ridurre il peso della massa coinvolta e quindi delle sollecitazioni di taglio (Fig.3.31). sup.piezometrica iniziale sup.piezometrica finale τ criterio di rottura Riduzione u w Riduzione peso massa spostata σ = σ- u w 3-27

4 Fig Drenaggio e suoi effetti sul piano σ - τ. Fig Drenaggi superficiali. Fig Trincee drenanti. 3-28

5 Fig Dreni portanti. PLANIMETRIA: NORMALE RINFORZATI Dreni suborizzontali a raggiera Collegamento Fig Pozzi drenanti. Scarico 3-29

6 Fig.3.36 Esempio di sistema di drenaggio profondo con galleria drenante e rete di tubi suborizzontali. PLANIMETRIA: Dreni suborizzontali Dreni suborizzontali a raggiera SEZIONE: Muro in c.a. Dreno (inclinazione 20-25%) Fig Dreni orizzontali. Si possono avere diversi tipi di drenaggio: a) Drenaggi superficiali (Fig.3.32): con funzione di regimazione delle acque di ruscellamento superficiale; consistono in sistemi di canalette, collettori e trincee. b) Trincee drenanti (Fig.3.33): hanno la funzione di regimazione delle acque profonde; consistono in trincee allungate lungo le direzioni di massima pendenza, riempite con materiale drenante a pezzatura grossolana e con una canaletta di raccolta sul fondo; c) Dreni portanti (Fig.3.34): sono trincee che si estendono al di sotto della superficie di scivolamento che quindi svolgono anche una funzione di contrasto dei movimenti; sono riempiti con materiale grossolano, oppure con muratura a secco. L elemento portante può essere costituito da (Fig.3.34): 1) muratura di pietrame a secco; 2) strati di gabbioni, saturati con sabbia o protetti con tessuto non tessuto; 3) setto centrale in calcestruzzo poroso e parti laterali in materiale drenante. d) Pozzi drenanti (Fig.3.35): consistono in pozzi che consentono il drenaggio da superfici di rottura profonde; essi hanno generalmente una funzione di collegamento di dreni o gallerie drenanti suborizzontali, oppure trovano recapito in un orizzonte permeabile profondo; in alcuni casi sono realizzati per il drenaggio rapido artificiale, attraverso pompaggio. e) Gallerie drenanti (Fig.3.36): sono opere estremamente costose, da adottare per la stabilizzazione di frane di grandi dimensioni, in situazioni idrogeologiche che comportino la necessità di captare notevoli afflussi idrici concentrati lungo vie preferenziali (zone di faglia o di intensa fatturazione, contatti tra rocce e terreni di copertura, ecc.). f) Dreni orizzontali (Fig.3.37): consistono in fori di sondaggio contenenti canalette fenestrate avvolte in geotessile oppure anche in vere e proprie piccole gallerie drenanti a sviluppo suborizzontale; rappresentano lo strumento più efficace per il drenaggio delle frane. Spesso si hanno sistemi costituiti da pozzi a largo diametro, con funzione portante, dai quali si dipartono a raggiera dreni orizzontali. 3-30

7 INTERVENTI DI INGEGNERIA NATURALISTICA In generale la maggior parte delle opere di I.N., o almeno quelle che fanno uso di vegetazione vivente, possono essere inserite nella categoria del drenaggio in quanto le piante impiegate determinano una minore infiltrazione da parte delle acque superficiali e possono produrre la sottrazione di acqua dal terreno. C è tuttavia da osservare che l effetto drenante è a volte di limitata efficacia in quanto l'assorbimento massimo di acqua si ha in estate, proprio quando ne viene meno l'esigenza. Negli interventi di drenaggio in senso stretto, sono impiegati sia materiali esclusivamente naturali, sia in combinazione anche con materiali sintetici. I principali interventi che rientrano in tale gruppo sono i seguenti: a) Canalette in legname con talee (Fig.3.38): si tratta di drenaggi superficiali con funzione di regimazione delle acque di ruscellamento superficiale. b) Fascinata drenante (Fig.3.39): consiste nell utilizzo di materiale vegetale vivo o morto per la realizzazione di dreni superficiali o sottosuperficiali. Si dispongono in appositi scavi fasci di ramaglia preventivamente legati in rotolo, fissati tramite picchetti in legno, successivamente interrati. Si può utilizzare un telo di materiale plastico impermeabile sul fondo dello scavo ed eventualmente una tubazione drenante da porre sul fondo della trincea stessa. Fig Canalette in pietrame e in legname con talee Fig Fascinate drenanti. Un altro gruppo di tecniche di I.N. è quello degli interventi di stabilizzazione superficiale e rivestimento vegetativo; almeno alcuni di essi continuano ad avere anche un ruolo di drenaggio, seppure non sono interventi specifici per tale funzione come quelli precedenti. Come detto in precedenza, molti di essi hanno una funzione prevalente di protezione dai fenomeni di erosione del suolo dovuti ad acque di precipitazione e ruscellamento superficiale (semine ed idrosemine, reti, feltri, stuoie, ecc.), pertanto la loro funzione è soprattutto quella di proteggere il terreno dall azione erosiva della pioggia e del vento in attesa dell affermazione della copertura vegetale e del completamento delle opere di stabilizzazione. I principali tipi di interventi che rientrano in questa categoria sono i seguenti: a) Palizzata semplice (Fig.3.40): consiste nella realizzazione di strutture in legname trasversali alla linea di massima pendenza, composte da picchetti infissi nel terreno, posa in opera di pali a monte dei picchetti e posa a dimora di materiale vegetale vivo nel gradone ottenuto. b) Viminata (Fig.3.41): composta da un intreccio di verghe (rami lunghi cresciuti dritti, poco ramificati, elastici, di almeno 120 cm di lunghezza) aventi capacità vegetative, fissato al terreno mediante picchetti di legno o tondini di ferro e successivamente interrato. Tra di essi si possono infiggere talee vive. Può avere disposizione a file orizzontali oppure incrociate.

8 Fig Palizzata semplice. Fig Viminata. Fig Grata viva. Fig.3.43 Stuoie e reti. 3-32