Professore

prof. ing. Michele Calvello

Allievo

Emanuele Loffredo

Matr. 0622500-185

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI SALERNO

LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA CIVILE PER L’AMBIENTE E IL TERRITORIO

CORSO DI FRANE

ANALISI DEL CASO STUDIO:

“ A DEEP-SEATED SLOW MOVEMENT CONTROLLED BY STRUCTURALSETTING IN MARLY FORMATIONS OF CENTRAL ITALY ”

Introduzione

Montemartano è una frazione del comune di Spoleto nella provincia di Perugia in Umbria situato alla base del fianco orientale dei Monti Martani (Appennino centrale), che dividono la Valle del Tevere (a ovest) dalla Valle Umbra (a est).

Caso oggetto di studio

Il caso di studio oggetto dell’articolo riguarda il riattivarsi stagionale di un’antica ma ancora attiva frana a cinematica lenta di 40 metri di profondità su una formazione disomogenea che presenta una parte superiore carbonatica e una inferiore marnosa

La superficie di rottura è situata dove è presente il contatto tra la zona carbonatica e le unità marnose (Scaglia Rossa - ScagliaCinerea)

Caso oggetto di studio

Osservazioni geomorfologiche, sulla base di indagini in campo condotte dal 2004 al 2006 e analisi delle fotografie aeree stereoscopiche (1954-2003) hanno permesso di costruire un mosaico di zone caratterizzate da fenomeni di instabilità con diversa estensione e stadio evolutivo

L'area della frana (circa 9 km^2) oggetto di studio è formata da un largo corpo centrale zone I e VI dove sono visibili segni superficiali di instabilità

Lavoro scientifico sviluppato dagli autori

Nel 2002, al fine di una corretta caratterizzazione stratigrafica e meccanica dell’area di frana il comune di Spoleto ha commissionato una serie di indagini geologiche, geotecniche e geofisiche, tra cui in particolare 15 verticali di sondaggio, 12 prove penetro metriche dinamiche superpesanti (DPHS), 8 prove di permeabilità, 3 prove dilatometro sismiche e 37 prove penetro metriche dinamiche (SPT)

La maggior parte della caratterizzazione geotecnica dei materiali, data la natura strutturale dei campioni stessi, si è basata su campioni rimaneggiati che hanno inficiato i risultati dei test in laboratorio. La massa franosa è formata da strati con spessore variabile La parte superficiale (copertura di detriti) consiste di due strati differenti: uno strato superiore morbido, proveniente dalla relativamente recente erosione del fianco della montagna, e uno sottostante più coerente argilloso

Gli spostamenti e il regime delle pressioni neutre sono stati monitorati in dieci punti. Ogni stazione di monitoraggio aveva a disposizione due pozzi dotati di un inclinometro con sonda rimovibile e di un paio di piezometri di Casagrande.

Lavoro scientifico sviluppato dagli autori

É stato adottato un’ involucro in alluminio in tutte le stazioni a parte nella S1 dove è stato installato un involucro a bassa rigidità (PVC)

Gli inclinometri stati letti mensilmente in due periodi diversi: febbraio-maggio 2003 e la prima metà del 2004. Nel 2008 un ulteriore inclinometro è stato installato profondità ad una profondità di 54 m nella posizione di monitoraggio S3

Lavoro scientifico sviluppato dagli autori

Un’ involucro in alluminio è stato adottato in tutte le stazioni a parte nella S1 dove è stato installato un involucro a bassa rigidità (PVC)

Combinando i dati degli inclinometri con i rilevamenti geomorfologici è stato possibile ricostruire la geometria e la

cinematica dei movimenti evidenziando movimenti profondi più lenti nella parte centrale della frana e movimenti più

veloci nella parte superficiale. La profondità, velocità e la direzione degli spostamenti suggeriscono che il

movimento profondo comporta una massa scorrevole suddivisa in blocchi con differenti cinematica, che

interagiscono l'un l'altro. Sia i movimenti profondi che superficiali cadono rispettivamente all'interno della classe di

"estremamente lento" e "molto lento" nella classificazione per Cruden e Varnes (1996). Il gradiente di spostamento

più elevato è stato registrato a S4 inclinometro (73 millimetri / anno)

Lavoro scientifico sviluppato dagli autori

Le indicazioni sul regime idraulico e il regime delle pressioni neutre sono state elaborate combinando i dati ottenuti dalle prove di permeabilità, il monitoraggio dei piezometri, e delle precipitazioni con l'ausilio analisi numeriche semplificate.

I livelli dei piezometri sono fortemente influenzati dalla condizione idrogeologica e dalla morfologia del pendio.I livelli sono relativamente bassi sulla parte alta (3.5 - 4.5 m; P5 - P20) e aumentano progressivamente verso la base (oltre 9 m; P1). Tutti i piezometri mostrano piccole oscillazioni ad eccezione di quelli nel centro della frana (P6-P2) che presentano oscillazioni superiori.

Strato Conducibilità idraulica

Matrice

Superiore 1 x 10^-6 m/s fino a 1 x 10^-9 m/s

matrice sabbioso-limosa con materiale lapideo rimaneggiato a causa degli sforzi di taglio

Interno alla massa franosa

1 x 10-7 m/s

Lavoro scientifico sviluppato dagli autori

É stata effettuata l’analisi del moto di filtrazione

utilizzando il software agli elementi finiti GEOSTUDIO

SEEP / W.

Le analisi sono state effettuate considerando due

diverse condizioni di pioggia:

1) la pioggia non si infiltra sopra la zona frana;

2) continue e intense precipitazioni producono un

velo d'acqua permanente sulla superficie del

terreno.

Se considera la prima condizione, il flusso è interamente alimentato dalla falda.Questo risultato contribuisce a spiegare perché, durante il periodo di monitoraggio, i piezometri installati sulla parte superiore della frana (foro S1) erano vuoti fino a 9 m in profondità.

Supponendo la seconda condizione possono essere individuati tre sistemi di flusso locali con brevi percorsi:in alto, al centro ed al piede della frana

Lavoro scientifico sviluppato dagli autori

É stata effettuata inoltre l’analisi con il metodo dell‘

equilibrio limite (LEM) per stimare la forza mobilitata

sotto diverse condizioni piezometriche.

Sono state calcolate le resistenze al taglio lungo tre

superfici di scorrimento:

• due sono legati al movimento profondo ("A" e "B")

• un terzo ad un movimento della punta (superficie "C ")

Le analisi lungo la superficie A e B sono state condotte ipotizzando i livelli dei piezometri misurati nella seconda metà di marzo 2004;mentre per la superficie C i livelli piezometrici di riferimento sono quelli misurati a metà aprile del 2003. In particolare la vicinanza dell’angolo di attrito a quello residuo spieghierebbe il facile riattivarsi della frana.

Superficie Angolo di attrito

A 13 °

B 13 °

C 14,5 °

Analisi Critica

Data la mancanza del tempo necessario per un monitoraggio esaustivo si sarebbe potuto pensare all’uso di una tipologia di piezometro differente rispetto a quello di Casagrande come ad esempio le celle piezometriche: il piezometro elettropneumatico o il piezometro elettrico Il maggior vantaggio che si ha utilizzando questi strumenti per la misurazione della pressione interstiziale è l’elevata velocità di risposta

Analisi Critica

Con questa tecnica si confrontano (si fanno “interferire”) due immagini acquisite da posizioni leggermente differenti (baseline spaziale) e in tempi diversi (baseline temporale) è possibile ottenere immagini bidimensionali della superficie terrestre, misurandone anche la topografia. Se qualcosa è cambiato, nell’intervallo di tempo tra le due acquisizioni, ossia se si rileva una deformazione del terreno tra i due passaggi successivi del sensore, questa viene visualizzata mediante una serie di strisce colorate, le cosiddette frange di interferenza o interferogramma.

Tecnica Interferometria Differenziale SAR (DInSAR)

L'approccio avanzato DInSAR denominato Small Baseline Subset (SBAS), grazie alla generazione di mappe di velocità e serie storiche di deformazione, permette analisi a scala sia regionale sia locale, che consentono di rilevare fenomeni franosi attivi su vaste aree e allo stesso tempo di concentrarsi sulla deformazione locale che insiste su singoli elementi a rischio.Un’altra caratteristica della tecnica SBAS è la capacità di sfruttare al meglio grandi archivi di dati SAR, come nel caso dei sensori europei ERS-1/2 ed ENVISAT, permettendo così di studiare fenomeni deformativi su lunghi intervalli temporali