FACOLTA DI INGEGNERIA Laurea Magistrale in Ingegneria per

FACOLTA’ DI INGEGNERIA Laurea Magistrale in Ingegneria per l’ambiente ed il territorio CORSO DI FRANE Anno Accademico 2013/2014 Prof. Ing. Michele Calvello ESERCITAZIONE n. 4 Analisi di un caso di studio descritto in un articolo scientifico in lingua inglese. Monitoraggio, modellazione numerica e mitigazione del rischio della frana del Moscardo (Alpi Orientali Italiane) Allievo: Iandoli Stefano 0622500144

SOMMARIO Sommario ILLUSTRAZIONE CASO STUDIO ØDefinizione dell’area oggetto di studio e della tipologia del fenomeno franoso ØTipologia di monitoraggio effettuato e obiettivi dello studio condotto Illustrazione caso studio IL LAVORO DEGLI AUTORI Il lavoro degli autori ANALISI CRITICA E CONCLUSIONI Analisi critica e conclusioni Bibliografia BIBLIOGRAFIA ØCaratterizzazione geologica e geomorfologica ØSISTEMA DI MONITORAGGIO ØSimulazione numerica della frana ØSimulazioni di sistemi di drenaggio ØSimulazione di dispositivi di ritenuta ØAffidabilità dei risultati prodotti ØDiscussione delle ipotesi del modello numerico ØGestione del rischio?

ILLUSTRAZIONE CASO STUDIO: AREA OGGETTO DI RIFERIMENTO E TIPOLOGIA DI FRANA Sommario Collocazione geografica: Bacino del torrente Moscardo, Alpi Orientali Italiane, versante Nord-Occidentale del monte Paularo, Friuli Venezia Giulia, UD Illustrazione caso studio Dimensione del bacino : 5, 5 Km 2; Volume stimato della frana: 2 milioni di m 3 Tipologia di fenomeno franoso: profonda frana roto-traslazionale associata ad una Deep-Seated Gravitational Slope Deformation Deformazione gravitativa profonda di versante (DSGSD) Il lavoro degli autori Analisi critica e conclusioni Bibliografia

ILLUSTRAZIONE DEL CASO STUDIO: Sommario TIPO DI MONITORAGGIO E OBIETTIVI DELLO STUDIO 2 Piezometri elettrici (livello di falda) STRUMENTI Illustrazione caso studio DI MONITORAGGIO 3 Inclinometri (spostamenti orizzontali) Rete GPS composta da 15 indicatori ( 2 riferimenti e 13 benchmarks, per la misura di spostamenti) OBIETTIVI DELLO STUDIO: Il lavoro degli autori Analisi critica e conclusioni Bibliografia • Simulazione numerica in termini di spostamento della frana nelle condizioni di: pendio naturale, pendio artificiale ( in condizioni sia statiche sismiche); • Simulazione di differenti sistemi di drenaggio; • Simulazione di dispositivi di ritenuta anche in presenza di effetti sismici; • Il lavoro si propone come base per la gestione del rischio nella maniera più opportuna, ottimizzando risorse e tecnologia.

IL LAVORO DEGLI AUTORI: CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICA E GEMORFOLOGICA Sommario Ammassi rocciosi affioranti nel bacino, di età Carbonifera Consistenti in flysch altamente fratturati e alterati, con quarzo–arenarie torbiditiche e scisti grigi, feldspato-arenarie e scisti verdastri con brecce vulcaniche esplosive. Illustrazione caso studio Materiale molto fragile e facilmente erodibile! I 1 ( 100 m, miscela di terra Il lavoro degli autori e roccia sciolta, argillite con inclusi lapidei) 3 fori: I 2 ( 80 m, stessa sequenza ma con Affioramenti rocciosi rilevati alla Profondità di 10 m per via dell’erosione) I 3 ( 60 m di materiale alluvionale del torrente Moscardo) Analisi critica e conclusioni STRATO SUPERIORE (s= 60 m, materiale di franoso disintegrato); Bibliografia Indagine geofisica: 2 STRATI STRATO INFERIORE (substrato roccioso)

IL LAVORO DEGLI AUTORI: SISTEMA DI MONITORAGGIO Sommario Illustrazione caso studio SETUP RETE GPS: • Tempo di acquisizione: 20 min; • Frequenza di campionamento 2 s Il lavoro degli autori Analisi critica e conclusioni Rete GPS composta da 15 indicatori ( 2 riferimenti e 13 benchmarks, per la misura di spostamenti) Tutti installati su pilastri di cemento, 10 sulla cresta crinale della montagna, 3 sulla frana Entità degli spostamenti misurati: Bibliografia - Nessuno spostamento significativo tra (ottobre 2006 e maggio 2007) - Per M 04 e M 11 spostamento planare di 2, 23 cm e 1, 84 centimetri, in 12 mesi (da ottobre 2006)

IL LAVORO DEGLI AUTORI: SISTEMA DI MONITORAGGIO Sommario PIEZOMETRI ELETTRICI (P 1, P 2) Illustrazione caso studio Il lavoro degli autori • Periodo di acquisizione: 2 anni di misure continue; • Frequenza di campionamento: 30 min. Nessuna oscillazione significativa del livello di falda MISURE INCLINOMETRICHE Analisi critica e conclusioni Bibliografia • Periodo di acquisizione: lo stesso della rete GPS; • Serie di letture: 5 per I 1 e 4 per I 2 • Spostamenti ricavati: 1 cm/mese (I 1); 1, 5 cm/mese (I 2). • Zone di scorrimento: (52 -62)m per I 1; (9 -10)m per I 2.

IL LAVORO DEGLI AUTORI: SIMULAZIONE NUMERICA DELLA FRANA (IMPOSTAZIONE) Sommario Simulazione numerica effettuata con: FLAC 2 D Illustrazione caso studio Il lavoro degli autori Sezione trasversale caratteristica: NE-SW Suddivisione geotecnica del pendio in 3 zone: substrato roccioso, zona in frana e zona di scorrimento compresa tra le 2 dello spessore di circo 2 m. TABELLA DEI PRINCIPALI PARAMETRI GEOTECNICI UTILIZZATI Analisi critica e conclusioni Bibliografia NOTA: Il set ottimale dei parametri è stato ottenuto con un analisi a posteriori, mediante una procedura di «Trial and error» .

IL LAVORO DEGLI AUTORI: SIMULAZIONE NUMERICA DELLA FRANA (PENDIO NATURALE) Sommario Pendio naturale (condizioni statiche) Sostanziale congruenza tra spostamenti misurati e simulati con riferimenti ai primi 194 giorni. Illustrazione caso studio Il lavoro degli autori Pendio naturale (condizioni sismiche) Analisi critica e conclusioni Bibliografia NOTA: L’applicazione dell’accelerazione orizzontale a h è compresa tra l’ 1% ed 5% di g

ILSommario LAVORO DEGLI AUTORI: SIMULAZIONE NUMERICA DELLA FRANA (PENDIO ARTIFICIALE) SIMULAZIONI DI 2 DIFFERENTI SISTEMI DI DRENAGGIO: Illustrazione caso studio • Pozzi verticali di 60 m e 35 m di profondità, situati nell parte centrale del pendio. • Drenaggi sub-orizzontali situati all’altezza di 100 m rispetto al sistema di riferimento locale ( si estendono per circa 40 m) Il lavoro degli autori Simulazione in 5 fasi di funzionamento; la prima fase inizia dopo un periodo di creep della durata di 2 anni. Ogni fase dura 6 mesi, tranne l’ultima che dura da 4 a 12 anni. Spostamenti orizzontali nel processo di creep: Analisi critica e conclusioni Bibliografia (a) pozzi verticali profondi 60 m; (b) drenaggi sub-orizzontali.

ILSommario LAVORO DEGLI AUTORI: SIMULAZIONE NUMERICA DELLA FRANA (PENDIO ARTIFICIALE) SIMULAZIONI DI DISPOSITIVI DI RITENUTA: Illustrazione caso studio Muro di sostegno ancorato in cemento armato, inserito per una profondità di 15 m. La parete intercetta la superficie di scorrimento ed è fissata al substrato stabile per circa 3 m. Modulo di elasticità: Ew= 20000 Mpa Pali di fondazione: diametro = 0, 8 m; interasse = 1 m Il lavoro degli autori Il muro è stato testato in accoppiamento con i drenaggi in due prove distinte di simulazione: • Muro + drenaggi sub-orizzontali • Muro + drenaggi verticali (35 m) Analisi critica e conclusioni Spostamenti orizzontali nel processo di creep: (a) Drenaggi sub-orizzontali + muro di sostegno; (b) Drenaggi verticali + muro di sostegno. Bibliografia

ILSommario LAVORO DEGLI AUTORI: SIMULAZIONE NUMERICA DELLA FRANA (PENDIO ARTIFICIALE) EFFETTI SISMICI: Test effettuato sull’opera di mitigazione costituita dal muro di sostegno unitamente al drenaggio verticale. Illustrazione caso studio Accelerazione orizzontale: ah= 5 -30% g Il lavoro degli autori Analisi critica e conclusioni Spostamenti orizzontali: Bibliografia Effetti positivi con riduzione degli spostamento pari alla metà tra la zona inferiore del pendio in cui è situato il muro di contenimento e quella superiore.

ANALISI CRITICA E CONLUSIONI: Sommario • Una della maggiori criticità, è la scelta dei punti da monitorare nonché degli strumenti da utilizzare per effettuare il monitoraggio. • Rete GPS utilizzata per il monitoraggio degli spostamenti: garantisce buona copertura dell’area da monitorare, ma comporta problematiche nel posizionamento di riferimenti e benchmarks in aree vegetate che ne consizionano fortemente il collocamento ( alcuni parametri hanno fornito dati disturbati e alcune incongruenze con le rilevazioni inclinometriche. • La collocazione dei fori per i sondaggi geotecnici, nonché per le misure di carattere inclinometrico ed idrogeologico è stata più agevole e ben pensata, coprendo in maniera significativa il corpo della frana nonché la zona di deposito dove è installato il foro I 3. • I due piezometri elettrici installati non hanno rilevato in 2 anni di misure ad alta frequenza, significative variazioni del livello di falda, nonostante la regione sia interessata da eventi di pioggia piuttosto intensi e che il torrente Moscardo sia alimentato da monte da una sorgente perenne. Illustrazione caso studio Il lavoro degli autori Analisi critica e conclusioni Bibliografia

ANALISI CRITICA E CONLUSIONI: Sommario • Ipotesi del modello numerico di simulazione: analisi a posteriori dei parametri geotecnici tramite procedura «prova e correggi» . I parametri sono stati variati di volta in volta fino a convergenza con i dati misurati. Pertanto la taratura del modello è stata fatta a posteriori. • I parametri viscosi sono difficili da valutare. Prove Creep di laboratorio potrebbero essere utili, ma sia l'effetto di scala a causa delle dimensioni del campione rispetto alla superficie di taglio , che l'effetto scala temporale dovuto alla durata effettiva del test rispetto al processo di scorrimento naturale del versante non possono essere superati. Pertanto , lo studio di questi fenomeni è basato su un insieme limitato di dati sperimentali. • Nonostante le semplificazioni necessarie il modello sembra adattarsi bene alla realtà e l'analisi numerica fornisce importanti informazioni sul comportamento dello scorrimento roto-traslatorio della frana del Moscardo. • Questo studio mostra che le indagini geologiche e geotecniche, insieme ad un sistema di monitoraggio efficace, sono essenziali per una modellazione numerica affidabile, a dimostrazione che un approccio multidisciplinare accurato e ben pianificato può portare ad una migliore gestione del rischio frana, che fornisce le linee guida generali per la sua mitigazione. • Delocalizzazione? ( è una zona ad alto rischio!) Illustrazione caso studio Il lavoro degli autori Analisi critica e conclusioni Bibliografia

BIBLIOGRAFIA Sommario Illustrazione caso studio [1] Ceschia, M. , Micheletti, S. , Carniel, R. , 1991. Rainfall over Friuli Venezia Giulia: high amounts and strong geographical gradients. Theoretical and Applied Climatology 43, 175– 180. [2] Venturini, C. , 2002. Geological Map of the Carnic Alps. Museo Friulano di Storia Naturale. [3] Zischinsky, U. , 1966. On the deformation of high slopes. Proc. 1 st Int. Congr. Rock Mech. , Lisbon, Sect. 2, pp. 179– 185. Il lavoro degli autori [4] Cruden, D. M. , Varnes, D. J. , 1996. Landslide type and processes. In: Turner, A. K. , Shuster, R. L. (Eds. ), Landslide Investigation and Mitigation. Natl. Acad. Press, Washington, D. C. , pp. 36– 75. [5] Jaeger, J. C. , 1969. Elasticity, Fracture and Flow. Menthuen & Co. Ltd. and Science. 231 pp. [6] Bragato, P. L. , Slejko, D. , 2004. Empirical ground motion attenuation relations for the Eastern Alps in the magnitude range 2. 5– 6. 3. Bulletin of the Seismological Society of America 95, 252– 276. Analisi critica e conclusioni [7] G. B. Crosta et al. , 2013, Deep seated gravitational slope deformations in the European Alps, Engineering Geology 605, 13 -33. [8] Josep A. Gili et al. , 2000, Using Global Positioning System techniques in landslide monitoring, Engineering Geology, 55, 167 -192. Bibliografia