Relatore: Prof. Disperati Leonardo Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di laurea specialistica in Geologia Applicata Tesi di laurea: STUDIO DEI FENOMENI FRANOSI DEL CENTRO STORICO DI SANTA BRIGIDA E TERAPIE D INTERVENTO Correlatori: Dott. Aiello Eros Dott. Bonciani Filippo Dott. Massa Giovanni Candidato: Giannini Davide
Poggio Abetina Santa Brigida
Obiettivi Inquadramento geologico e geomorfologico Modellazione fisica e geotecnica dei fenomeni franosi Programmazione ed esecuzione di una campagna indagini Verifiche di stabilità ante operam post operam
Inquadramento geologico (da Carta Geologica della Regione Toscana, Carmignani et alii, 2004)
Unità Liguri Unità Toscane Unità Subliguri
da Gasperi, 1995 mod.
Raccolta dati geologici Scala 1:10.000 Assetto strutturale dell Unità di Canetolo
Argille e Calcari di Canetolo
Arenarie di M.Senario
Raccolta dati geologici Scala 1:10.000 Assetto strutturale dell Unità di Canetolo Relazioni tra l Unità di Canetolo e l Unità di M.Morello
Calcari di M. Morello
Carta Geologica 1:10.000 1 km
Carta geologica 1:10.000
Sezioni Geologiche
Raccolta dati geomorfologici Scala 1:10.000 Fotointerpretazione Analisi geomorfologica
Raccolta dati geomorfologici
Carta geomorfologica 1:10.000 1 km
Carta geomorfologica 1:10.000
La frana di Santa Brigida Via Piana
La frana di Santa Brigida danni alle infrastrutture
La frana di Santa Brigida danni alle infrastrutture
La frana di Santa Brigida danni alle infrastrutture
Campagna indagini e rilievi geologico-tecnici S1 S3 S4 S2
Rilievo geostrutturale Giacitura Spaziatura Apertura Persistenza JRC
Rilievo geostrutturale
Rilievo geostrutturale 2: 88/247 3: 88/118 1: 85/171 4: 21/208
Sondaggi geognostici
Sondaggi geognostici S1 (398m.s.l.m.) S2 (368m.s.l.m.) S3 (388m.s.l.m.) S4 (398m.s.l.m.) Riporto, sabbia e limo Arenaria alterata e limi sabbiosi Arenaria intatta
Prova sismica down-hole Velocità Vs-Vp/Profondità Profondità (m) 0-2 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500-4 -6-8 -10-12 -14-16 -18-20 -22-24 -26-28 -30-32 Vs-Vp(m/s) Vp Vsh
Indagini geoelettriche
Indagini geoelettriche
Indagini geoelettriche Sondaggio S1 Sondaggio S3 Sondaggio S4 Profondità (m) 0 5.7 0 6.3 0 3.2 Resistività (ohm/m) < 100 < 100 < 30 Profondità (m) 5.7 9.6 6.3 8.4 3.2 9.0 Resistività (ohm/m) 100 200 100 300 30 150 Profondità (m) > 9.6 > 8.4 > 9.0 Correlazione tra gli strati individuati e i valori di resistività misurati Resistività (ohm/m) > 200 > 300 > 150
Modello fisico e geotecnico dei fenomeni franosi attivi di Santa Brigida Sabbia e limo (riporto) Arenaria alterata e limi sabbiosi Arenaria intatta
Parametri geotecnici Per la determinazione dei parametri geotecnici sono stati utilizzati: Il metodo di Hoek & Brown per la caratterizzazione dell ammasso roccioso Il metodo di Barton & Brandis per la determinazione della resistenza al taglio lungo le discontinuità Hoek & Brown Barton &Brandis C 0 0 ϕ 57 35
Parametri geotecnici Per le terre le prove geotecniche hanno fornito i seguenti risultati: Peso di volume γ (kn/m 3 ) = 20 Resistenza al taglio di picco in termini di tensioni efficaci Angolo di resistenza al taglio φ p ( ) = 29-30 Coesione c p (kpa) = 0.00-5.00 Resistenza al taglio non drenata cu (kpa) = 30-80 Resistenza al taglio residua Angolo di resistenza al taglio φr ( ) = 25-27 Coesione cr (kpa) = 0.00 Resistenza al taglio operativa Angolo di resistenza al taglio φ d ( ) = 25 Coesione c d (kpa) = 0.00 Compressibilità Modulo edometrico E (MPa) = 10
Verifiche di stabilità Sulla base di questo modello fisico e geotecnico sono state eseguite: Verifiche di stabilità dell ammasso roccioso Analisi cinematica Metodo dell equilibrio limite Verifiche di stabilità della coltre detritica Modello del pendio illimitato Metodo dell equilibrio limite
Verifiche di stabilità dell ammasso roccioso Analisi cinematica Cerchio d attrito = 35
Verifiche di stabilità dell ammasso roccioso Metodo dell equilibrio limite
Verifiche di stabilità della coltre detritica Modello del pendio illimitato Variazione fattore di sicurezza con la falda 2.2 2.1 2 1.9 Fattore di sicurezza 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 falda = P.C. falda = -2 m falda = -4 m falda = -6 m 0.9 0.8 0.7 0.6 6 7 8 9 10 11 Profondità piano di scorrimento (m)
Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Le verifiche di stabilità sono state eseguite con l ausilio del software SLOPE/W della Geoslope, utilizzando diversi modelli analitici: Fellenius Janbu Bishop Morgenstern & Price Spencer GLE
Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software utilizza diverse procedure per la ricerca della superficie critica: Grid & Radius
grid & radius (da SLOPE/W Book Engineering)
Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software consente diversi metodi per la ricerca della superficie critica: Grid & Radius Entry exit
Entry & exit (da SLOPE/W Book Engineering)
Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software consente diversi metodi per la ricerca della superficie critica: Grid & Radius Entry exit Block search
block search (da SLOPE/W Book Engineering)
Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Il software consente diversi metodi per la ricerca della superficie critica: Entry exit Grid & Radius Block search Fully Specified
fully specified (da SLOPE/W Book Engineering)
Verifiche di stabilità della coltre detritica Metodo dell equilibrio limite Le verifiche effettuate hanno evidenziato numerose superfici critiche con Fs<1
50kN 50kN Verifiche di stabilità ante-operam
Terapie d intervento Al fine di contrastare l evidente situazione d instabilità è stato progettato un intervento di stabilizzazione
Planimetria di progetto (da Aiello et alii,2006)
Terapie d intervento Le tipologie d intervento si differenziano per la finalità che l opera vuol perseguire e si possono suddividere in: Opere di consolidamento. Si tratta di interventi che agiscono strutturalmente nel corpo di frana e sono capaci di contrastare efficacemente le spinte che questa esercita introducendo nel terreno un aliquota di resistenza sufficiente alla stabilizzazione del volume di terreno in movimento.
Terapie d intervento Le tipologie d intervento si differenziano per la finalità che l opera vuol perseguire e si possono suddividere in: Opere di consolidamento. Si tratta di interventi che agiscono strutturalmente nel corpo di frana e sono capaci di contrastare efficacemente le spinte che questa esercita introducendo nel terreno un aliquota di resistenza sufficiente alla stabilizzazione del volume di terreno in movimento. Opere di bonifica. Si tratta di interventi la cui azione determina un decremento delle azioni destabilizzanti presenti nel corpo di frana.
Terapie d intervento Le tipologie d intervento si differenziano per la finalità che l opera vuol perseguire e si possono suddividere in: Opere di consolidamento. Si tratta di interventi che agiscono strutturalmente nel corpo di frana e sono capaci di contrastare efficacemente le spinte che questa esercita introducendo nel terreno un aliquota di resistenza sufficiente alla stabilizzazione del volume di terreno in movimento. Opere di bonifica. Si tratta di interventi la cui azione determina un decremento delle azioni destabilizzanti presenti nel corpo di frana. Opere di protezione. Si tratta di interventi di difesa che proteggono il terreno da processi di degradazione e successivo dissesto.
Verifiche di stabilità post-operam Al fine di verificare l efficacia delle opere di consolidamento e di bonifica sono state effettuate una serie di verifiche di stabilità post-operam inserendo nell analisi numerica le forze erogate dalle opere previste dal progetto.
Verifiche di stabilità post-operam 50kN 50kN Tiranti Paratia di micropali
Conclusioni L abitato di S.Brigida si imposta al contatto tra la Formazione delle Argille e Calcari di Canetolo e la Formazione delle Arenarie di M. Senario. L area è interessata da numerosi fenomeni franosi di cui uno attivo che interessa l abitato di S.Brigida.
Conclusioni L analisi dei dati a disposizione e dei risultati delle indagini eseguite, ha consentito di costruire un modello fisico e geotecnico del terreno dell area interessata da franamento attivo: coltre detritica di spessore di circa 9-10 metri interessata da fenomeni di instabilità; substrato roccioso costituito dalle Arenarie di M.Senario L analisi numerica del modello ha messo in evidenza numerose superfici critiche con Fs<1
Conclusioni E in corso di attuazione un progetto di opere di stabilizzazione costituite da: paratie dreni sub-orizzontali chiodature L analisi numerica che include tali opere (postoperam) indica, anche in condizioni sismiche, il raggiungimento di adeguate condizioni di stabilità (Fs>1.9)
Grazie per l attenzione