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Studente Matarangolo Mariantonietta

Corso Frane 2013

UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI SALERNO

LAUREA MAGISTRALE IN INGEGNERIA PER L’AMBIENTE ED IL TERRITORIO

CORSO DI FRANE A.A. 2012/2013

Analisi di un caso studio descritto in un articolo

scientifico in lingua inglese

Docente:

Prof. Ing. Michele Calvello

Studente:

Matarangolo Mariantonietta 0622500105

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INDICE

1. ILLUSTRAZIONE DEL CASO STUDIO......................................................3

1.1. L’AREA DI STUDIO.................................................................................3

1.2. LA FRANA “LA MAINA” ............................... .........................................5

2. LAVORO SVOLTO DAGLI AUTORI................................................................6

2.1. RACCOLTA DATI E MODELLAZIONE....................... .............................7

2.2. PRESENTAZIONE E DISCUSSIONE DEI RISULTATI.......... .................9

3. SISTEMI DI MITIGAZIONE............................................................................13

4. ANALISI CRITICA DELL’ARTICOLO SCIENTIFICO.......... .....................14

5. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………….15

INDICE DELLE FIGURE

Figura 1: Localizzazione dell’area di studio................................................................4

Figura 2: La frana “La Maina”. Sezione trasversale del modello in evidenza..........5

Figura 3: La frana “La Maina e il suo sistema di monitoraggio.................................8

Figura 4: Divisione del pendio in zone geotecniche.....................................................8

Figura 5: Spostamenti orizzontali dl pendio (a) condizioni reali; (b) livello di falda incrementato di 6m......................................................................................................10

Figura 6: Incremento massimo del modulo di taglio (a) condizioni reali; (b) livello di falda incrementato di 6m.............................................................................................11

Figura 7: Confronto tra le curve di spostamento orizzontali calcolate con la posizione delle superfici di scorrimento individuate dagli inclinometri....................12

Figura 8: Consolidamento della parte bassa della frana “La Maina”...................13

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1. ILLUSTRAZIONE DEL CASO STUDIO

Obiettivo della seguente relazione è quello di analizzare il caso studio appartenente

alla rivista scientifica Natural Hazards and Earth System Sciences pubblicato

nell’anno 2006 dagli autori G.Marcato et al. riguardo lo studio del fenomeno franoso

“La Maina” in Italia. Titolo dell’articolo è : “Investigazione e modellazione

dell’area di “La Maina” frana (Alpi Carniche, Itali a)

1.1. L’AREA DI STUDIO

L’area oggetto di studio (Figura 1) degli autori è localizzata nel comune di Sauris

nella regione del Friuli Venezia-Giulia (Italia) ed è compresa nelle Alpi

Occidentali Carniche dove il clima risulta moderatamente freddo e le temperature

raggiungono una media annua di 5°C. Nel sito oggetto di studio è presente il lago

Sauris chiuso a valle da una diga in calcestruzzo alta 136 metri costruita tra il

1941 ed il 1947. Il bacino contiene circa 50 milioni di m3 di acqua su una

superficie di 1.5 km2. La diga è saldamente ancorata ad una roccia coerente

(Dolomia dello Schlern) ma è la presenza di Formazioni argillose del Triassico,

affiorante nella parte bassa dei pendii dell’area, a rendere il bacino incline ai

fenomeni franosi. La sequenza delle Formazioni geologiche è la seguente:

- Siltite rosso della Formazione di Werfen

- Dolomite bianca e la breccia dolomitica del Lusnizza

- Dolomia Inferiore del Serla stratificata

- Massiccia piattaforma della Dolomia Superiore del Serla

- Strati sottili e discontinui di calcare e marne della Formazione M. Bivera

- Calcari dolomitici della piattaforma M. Tiarfin

- Calcare rosso con ammonite in strati discontinui di spessore limitato

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- Dolomia dello Schlern

- Marne rosse della Formazione di Raibl

La più importante discontinuità tettonica nell'area di studio è costituita dalla

"Linea Sauris" che separa la Formazione Werfen dalla Formazione Raibl.

Dal punto di vista morfologico la zona a valle e monte della diga risulta diversa

poiché a valle si trova la gola stretta e ripida del torrente Lumiei che sfocia poi nel

fiume Tagliamento, mentre a monte la valle del Sauris tende ad allargarsi poiché il

serbatoio va a mascherare la gola.

Figura 1: Localizzazione dell’area di studio

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1.2. LA FRANA “LA MAINA”

La frana “La Maina” (Figura 2) si trova a qualche chilometro a monte della diga;

è delimitata sulla destra dal torrente Poch poco prima dei paesi del Sauris. Il

fenomeno franoso riguarda terreni sia del Quaternario che della Formazione

Werfen del Triassico mobilitatisi nell’Ottobre del 2002 dopo un periodo di

incessante pioggia.

Figura 2: La frana “La Maina”. Sezione trasversale del modello in evidenza

La frana rappresenta un rischio sia per alcune case poste ai piedi dell’area

instabile sia per la strada provinciale sottostante, unica a collegare i comuni di

Sauris ed Ampezzo, sia per il lago, il cui bacino potrebbe essere coinvolto in caso

di crollo. Nella zona della frana “La Maina” ci sono sue diversi strati della

formazione Werfen ed in particolare è sotto tale Formazione, affiorante lungo la

sponda del lago, che è possibile riconoscere la principale discontinuità tettonica

della zona tra la Formazione Werfen e quella Raibl. Quest’ultima è costituita quasi

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esclusivamente da sottili strati di marne, arenarie e scisti interposti con sottili strati

di argille sovraconsolidate. La sequenza brevemente descritta è stata individuata

lungo la strada provinciale tra l’area della “La Maina” ed il ponte sul Rio

Mitreichen-Poch in cui è possibile osservare direttamente il contatto delle due

Formazioni geologiche. Il rilevamento geologico e geomorfologico ha permesso

di sviluppare un modello tettonico della zona in cui è stato tracciato la presenza di

una faglia inversa prevalentemente in direzione NNE-SSO che interessa la

principale discontinuità (“Linea Sauris”) dividendola in diversi settori. È proprio

in uno di questi settori che si è verificata la frana “La Maina”. In realtà le

discontinuità tettoniche delineano non solo il corpo della frana ma accompagnano

l’evoluzione della stessa in qualità di linee preferenziali influenzando soprattutto

la formazione delle superfici di scorrimento.

2. LAVORO SVOLTO DAGLI AUTORI

Particolare attenzione è stata rivolta all’evoluzione dell’instabilità dell’area del

Sauris ed alla localizzazione del serbatoio ai piedi della frana. Sotto la commissione

dell’Autorità Regionale della Protezione Civile è stata sviluppata una simulazione

numerica di un modello di pendio in condizione di pseudo-tempo al fine di

comprendere i rischi per le infrastrutture di trasporto, per le case ivi presenti e per il

serbatoio del Sauris. È stato immediatamente istituito un sistema di monitoraggio

composto da quattro inclinometri, tre estensimetri a filo e dieci stazioni di riferimento

GPS per controllare gli spostamenti profondi e superficiali. I dati raccolti e le

evidenze geologiche e geomorfologiche sono stati utilizzati per effettuare la

simulazione numerica del modello. L’affidabilità dei risultati è stata poi verificata

confrontando il modello con le evidenze morfologiche del movimento. Infine, sono

state progettate e realizzate misure di mitigazione.

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2.1. RACCOLTA DATI E MODELLAZIONE

È stato realizzato un DEM dettagliato del corpo della frana utilizzando la tecnica

GPS RTK : più di 850 punti sono stati misurati all'interno di una griglia a 5 – 10

metri con precisione di pochi centimetri (Hofmann-Wellenhof,et al, 2001) .

Durante l'indagine, la posizione delle fratture è stata misurata e riportata nel

DEM. In una seconda fase, è stato istituito un sistema di controllo costituito da

quattro inclinometri per controllare gli spostamenti profondi , tre estensimetri per

misurare l'apertura delle principali fratture e una rete di dieci stazioni GPS su

pilastrini per misurare gli spostamenti superficiali nelle zone più rappresentative

della frana (Figura 3) . Nel corso delle due indagini effettuate nel Marzo e

Dicembre 2003, sono state misurate le linee tra tutti i benchmark e la stazione di

riferimento situata nel vicino villaggio di Lateis. Le differenze tra queste linee ha

permesso di quantificare i parametri di riferimento di spostamento durante un

periodo di 8 mesi. Il tempo approssimativo di osservazione su ogni benchmark è

stato fissato di 20 minuti con una frequenza di 2 s di campionamento. Tutti i dati

raccolti sono stati utilizzati nella simulazione numerica effettuata tramite il FLAC

4.0 (Itasca,2000). La sezione trasversale del pendio (Figura 2 e 4) è stata

suddivisa poi, in zone finite differenti; per ciascuna zona sono stati calcolati la

tensione e la deformazione assumendo un comportamento elasto-plastico del

mezzo con criterio di rottura di Mohr-Coulomb. Numerose informazioni sulla

morfologia del pendio, la descrizione generale del suolo, la faglia, la posizione

della falda freatica risultano quindi disponibili. Sulla base delle misure

inclinometriche sono state individuate le zone di scorrimento ma, gli inclinometri

sono stati utilizzati anche come piezometri aperti e dotati di trasduttori elettrici per

raccogliere misure in continuo. Secondo questi risultati, sono stati considerati i

seguenti punti nell' elaborazione del modello numerico :

- -Suddivisione del pendio in opportune zone geotecniche

- -Definizione dei parametri geotecnici per ciascuna zona

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- -Processo di rottura stimato intuitivamente

Figura 3: La frana “La Maina e il suo sistema di monitoraggio

Figura 4: Divisione del pendio in zone geotecniche

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2.2. PRESENTAZIONE E DISCUSSIONE DEI RISULTATI

In una prima fase è stato considerato il caso di pendio asciutto e si è visto che in tali

condizioni uno spostamento di pochi centimetri non induceva situazioni di instabilità

del pendio. Si è proceduto poi a considerare le condizioni reali del pendio e poi

quelle in cui il livello di falda risultava incrementato di 6 metri. I principali risultati

sono presentati in (Figura 5 e 6). La Figura 5 mostra la distribuzione del reale e

possibile spostamento orizzontale . Si osserva come il livello dell'acqua attualmente

misurato non comporta la rottura ultima del pendio. Lo spostamento massimo è pari

a circa 16 cm, ed in inoltre, il sistema raggiunge l'equilibrio. Le superfici di

scorrimento ottenute numericamente sono in accordo approssimativamente con

quelle provenienti dalle misurazioni e dalle osservazioni visive. Al contrario,

l'aumento della falda nella terza fase comporta grandi spostamenti. Sebbene il

sistema sia in equilibrio, gli spostamenti sono molto grandi e tale condizione

potrebbe essere considerata a rischio. La Figura 6 presenta la distribuzione dell'

indice SSI ( massimo incremento di resistenza al taglio ), indicando le zone in cui si

verifica il massimo taglio. In altre parole , questo indice determina la posizione della

superficie di scorrimento e quindi ha un grande valore "informativo ". Si vede come

nel caso (b) la superficie di scorrimento è continua, mentre nel caso(a) reale la

superficie è frammentata. Vale anche la pena ricordare come in quest’ultimo caso la

grandezza SSI sia 25 volte maggiore rispetto al caso precedente. Altre informazioni

fornite dal modello sono che nelle condizioni reali sono presenti due corpi di frana e

che il corpo superiore si muove più velocemente e con maggiore intensità di quello

inferiore. L'affidabilità dei risultati è stata verificata confrontando la posizione della

superficie di scorrimento ottenuta dagli inclinometri con le profondità calcolate. I

risultati sono mostrati nella Figura 7. La forma delle curve di spostamento

orizzontale calcolate e la posizione delle zone di scorrimento misurate potrebbe

essere visto in M3 e M4. La profondità della superficie di scorrimento calcolata in

M1 invece, è maggiore della profondità del foro. Per tale motivo, il confronto in

questo caso risulta impossibile così come non è evidente in M2. Si dimostra per

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tanto, l'adeguatezza delle ipotesi e delle procedure del modello solo in maniera

approssimativa a causa di:

-Ipotesi semplificative alla base del modello

-Modellazione del pendio in due dimensioni

-Informazioni insufficienti riguardo le proprietà geotecniche del terreno

-Impossibilità di riconoscere tutte le eterogeneità de mezzo

Figura 5: Spostamenti orizzontali dl pendio (a) condizioni reali; (b) livello di falda

incrementato di 6m

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Figura 6: Incremento massimo del modulo di taglio (a) condizioni reali; (b) livello

di falda incrementato di 6m

(a)

(b)

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Figura 7: Confronto tra le curve di spostamento orizzontali calcolate con la

posizione delle superfici di scorrimento individuate dagli inclinometri

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3. SISTEMI DI MITIGAZIONE

L’indagine e la modellazione effettuata dagli autori ha permesso di riconoscere che al

momento ci sono due corpi distinti di frana ma solo il corpo inferiore è stato preso in

considerazione con misure di mitigazione (Figura 8). Per la parte superiore del corpo

di frana si prevedrà in futuro un sistema adeguato di drenaggio del pendio.

Figura 8: Consolidamento della parte bassa della frana “La Maina”

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4. ANALISI CRITICA DELL’ARTICOLO SCIENTIFICO

Secondo quanto affermato dagli stessi autori dell’articolo scientifico, non vi è una

perfetta corrispondenza tra le evidenze geologiche e geomorfologiche dell’area con i

risultati ottenuti dal loro modello. Ciò è dovuto sicuramente alle ipotesi

semplificative poste alla base del modello, al fatto che il modello sia bidimensionale

ed alle informazioni insufficienti riguardo le proprietà geotecniche del terreno. A tal

proposito suggerirei di effettuare misure approfondite in sito con prove

penetrometriche al fine di ricavare le mancate proprietà geotecniche del suolo. In

secondo luogo, suggerirei di non sottovalutare la possibilità di incremento del livello

di falda e quindi di effettuare delle campagne di indagini in più mesi dell’anno. Per

quanto concerne invece il monitoraggio di spostamenti, la consultazione di altri

articoli mi ha portato a suggerire di migliorare tale sistema. Gli articoli presi a

riferimento fanno parte della rivista Landslides e sono rispettivamente: “The Assisi

landslide monitoring: a multi-year activity based on geomatic techniques” (2011)

di Guido Fastellini et al. e “ Real-time monitoring and early warning of landslides

at relocated Wushan Town, the Three Gorges Reservoir” , China (2010) di Yueping

Yin et al. Nel primo articolo risulta interessante l’evoluzione sempre più perfezionata

della rete di stazioni GPS per il monitoraggio della frana Assisi (sia all’interno che

all’esterno dell’area di interesse) riuscendo a raggiungere la precisione del

millimetro. Il secondo articolo ha più affinità con l’articolo scientifico da me scelto

poichè tratta di monitoraggio tramite GPS ed inclinometri al fine di preservare il

serbatoio delle Tre Gole in Cina. Lo spunto che potrebbe dare questo articolo agli

autori G.Marcato et al. è quello di realizzare sia un sistema di monitoraggio in tempo

reale con acquisizione in continuo delle misure sia quello di prevedere dei criteri di

allarme in caso si situazione critica classificata ad esempio in quattro livelli come

fatto dagli autori Yin et al. : blu, giallo, arancio e rosso, rispettivamente espresse da

nessuna, lieve, moderata, con giudizio complessivo da Multimonitor dati nel caso in

cui la situazione sia ad alto rischio.

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5. BIBLIOGRAFIA

Koppen, W.: Grundriss der Klimakunde, 2a edit., Berlin, W. De Gruyter, 1931

Hofmann-Wellenhof, B., Lichtenegger, H., and Collins, J.: GPS Theory and

practice, 5a revised edit., Wien, Springer Verlag 2001.

Itasca: FLAC 4.0 User’s Manual, Itasca Consulting Group Inc., Minneapolis, 2000

Pisa, G.: Geological settings of the northern mountains of Forni di Sotto (Western

Carnia), Giorn. Geol. Ser., 2, 543–691 (in Italian), 1972

Venturini, C.: Geological map of the Carnic Alps, Museo Friulano di Storia Naturale,

2002

“The Assisi landslide monitoring: a multi-year activity based on geomatic

techniques” (2011) di Guido Fastellini et al.

“Real-time monitoring and early warning of landslides at relocated Wushan Town,

the Three Gorges Reservoir” , China (2010) di Yueping Yin et al.

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