6 marzo 2015

ANALISI DI STABILITA DEI VERSANTI: NORMATIVE E CASI STUDIO

Floriana Pergalani

2015 Workshop Conoscenza e tecnologie appropriate per la sostenibilit e la resilienza

in urbanistica - Knowledge and Appropriate Technologies for Sustainability and Resilience in Planning

Sigla SCENARIO PERICOLOSITA SISMICA LOCALE EFFETTI Z1a Zona caratterizzata da movimenti franosi attivi Z1b Zona caratterizzata da movimenti franosi quiescenti

Z1c Zona potenzialmente franosa o esposta a rischio di frana

Instabilit

Z2 Zone con terreni di fondazione particolarmente scadenti (riporti poco addensati, terreni granulari fini con falda superficiale)

Cedimenti e/o liquefazioni

Z3a Zona di ciglio H > 10 m (scarpata con parete subverticale, bordo di cava, nicchia di distacco, orlo di terrazzo fluviale o di natura antropica)

Z3b Zona di cresta rocciosa e/o cocuzzolo: appuntite - arrotondate

Amplificazioni topografiche

Z4a Zona di fondovalle con presenza di depositi alluvionali e/o fluvio-glaciali granulari e/o coesivi

Z4b Zona pedemontana di falda di detrito, conoide alluvionale e conoide deltizio-lacustre

Z4c Zona morenica con presenza di depositi granulari e/o coesivi (compresi le coltri loessiche)

Z4d Zone con presenza di argille residuali e terre rosse di origine eluvio-colluviale

Amplificazioni litologiche e geometriche

Z5 Zona di contatto stratigrafico e/o tettonico tra litotipi con caratteristiche fisico-meccaniche molto diverse Comportamenti

differenziali

Effetti locali

Due categorie:

Amplificazioni Instabilit

Approcci semiquantitativo e quantitativo

Approccio semiquantitativo: Analisi di tipo areale (regionale o subregionale)

aree potenzialmente franose, spostamenti

Approccio quantitativo: Analisi di tipo locale (singola frana)

Approcci semiquantitativo e quantitativo

Approccio probabilistico

Modello digitale del terreno Carta acclivit Carta esposizione Carta geologica Carta geomorfologica Carta delluso del suolo Carta del reticolo idrografico

Identificazione aree potenzialmente instabili Modello probabilistico che combina dati

provenienti da livelli informativi relativi a tematismi geologici, geomorfologici, geologico-tecnici e antropici

Ipotesi che la franosit sia condizionata dai fattori considerati e che questi possano perci essere utilizzati per individuare le aree potenzialmente franose.

Probabilit di sviluppo di nuove frane in aree stabili maggiore dove si presentano condizioni simili a quelle che si verificano nelle aree attualmente instabili.

Approccio probabilistico

PREDIZIONE frane quiescenti unit litotecniche angolo del versante esposizione del versante uso del suolo classificato distanza dalle linee di drenaggio

VERIFICA

frane attive

Approccio probabilistico

Sovrapposizione della mappa delle frane (conoscenza a priori) e i vari livelli informativi

Calcolo del valore numerico della rilevanza (correlazione) di ogni fattore rispetto alle evidenze

Calcolo del Fattore di Certezza (CF)

Approccio probabilistico

Classe CF Descrizione 1 -1,-0.5 Alta stabilit 2 -0.5,-005 Media stabilit 3 -0.05,+0.05 Incerte 4 +0.05,+0.5 Media instabilit 5 +0.5,+1 Alta instabilit

Approccio probabilistico

Esempio applicativo

Scala lavoro 1:10.000 Area Oltre Po Pavese: 310 Km2 Frane censite, classificate e immagazzinate Numero complessivo: 811 Fenomeni ricorrenti: scorrimenti traslazionali,

colamenti, scorrimenti traslazionali e colamenti

Unit litotecniche coinvolte: coltri di alterazione delle unit argillose, marnose e sabbiose

GIS (ArcView 3.2a) Access97

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Colamenti Carta dei colamenti Carta acclivit Carta esposizione Carta uso del suolo Carta litotecnica

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Scorrimenti e complessi Carta degli scorrimenti e fenomeni

complessi Carta dellacclivit Carta delluso del suolo Carta litotecnica Carta degli elementi tettonici

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Approccio semiquantitativo: Analisi di tipo areale (regionale o subregionale)

aree potenzialmente franose, spostamenti

Approccio quantitativo: Analisi di tipo locale (singola frana)

Approcci semiquantitativo e quantitativo

Approccio semiquantitativo

Modello digitale del terreno Carta acclivit Carta del livello della falda Carta geologica Carta geomorfologica Parametri geotecnici Input sismico (in termini di parametri

indicatori)

Iag

a t dttf

= 2

2

0( )

pdg

a t dt

n a

tf

=2

2

2

0 ( )

. .

INTENSITA DI ARIAS

(Arias, 1969)

POTENZIALE DISTRUTTIVO

(Saragoni et al., 1989)

PICCO DI ACCELERAZIONE Pga = max [ a(t)]

Approccio semiquantitativo

FORZE AGENTI LUNGO UN PENDIO

W

Wn

Wt

z

zwu

c'

W = peso dellunit di pendio z = profondit superficie di scorrimento zw = altezza della tavola dacqua b = angolo del pendio u = pressione dellacqua c = coesione m = zw / z = angolo di attrito

Approccio semiquantitativo

Analisi statiche Pendio indefinito

Condizioni asciutte Condizioni totalmente sature

( ))cos()(

)'tan()cos(' 2

zsinzmcFs w+=

Approccio semiquantitativo

Analisi pseudostatiche Pendio indefinito

Condizioni asciutte Condizioni totalmente sature

( ) ( ))'tan()tan(

)tan()'tan()cos(' 2

zzzzmcKc w

++

=

Approccio semiquantitativo

Analisi dinamiche Abachi di correlazione

Aree riattivabili PGA Kc: movimento riattivabile; PGA < Kc: movimento non riattivabile

Approccio semiquantitativo

N. Ambraseys, M. Srbulov (1995)

546.1)(993.1)(521.1)( = KcLogIaLogDLog R.W. Jibson, E. L. Harp, J. A. Michael (1998)

T. Crespellani, C. Madiai, G. Vannucchi (1998) 202.191.0021.0 = KcPDD

R. Romeo (1998)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

Disp

lace

men

t (cm

) Kc

Mappa degli spostamenti

Mappa di Pga

Mappa del Kc

se Pga > Kc

Mappa di Ia

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

Disp

lace

men

t (cm

) Kc

Codice Descrizione Coesione (kPa)

Angolo di attrito ()

Peso volume (kN/m3)

1 alluvioni, depositi di conoide, detrito di versante, substrato, ofioliti

- - -

2 colluvioni HP 0.0 14.0 20.0 3 colluvioni BP 0.0 22.0 20.0 4 colluvioni BP-GB 0.0 11.0 20.0 5 colluvioni GB-BP 0.0 24.0 20.0

Analisi geotecnica 182 campioni

Analisi statistica

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Esempio applicativo

Approccio semiquantitativo: Analisi di tipo areale (regionale o subregionale)

aree potenzialmente franose, spostamenti

Approccio quantitativo: Analisi di tipo locale (singola frana)

Approcci semiquantitativo e quantitativo

Geometria del movimento franoso (andamento, inclinazione e profondit della superficie di scivolamento, area del corpo di frana, inclinazione del pendio, ecc.)

Parametri geotecnici (peso volume, coesione,

angolo di attrito) Livello della falda Input sismico (accelerogrammi)

Approccio quantitativo Scorrimenti

Analisi statiche (Bishop, Jambu, Fellenius, ecc.)

1 (c b + (W - u b) tan) sec Fs = ----------- -------------------------------------- W sin 1 + tan tan ------------------- Fs

Approccio quantitativo

Analisi pseudostatiche (Sarma, ecc.)

Wi

Kc Wi

Xi

Zi

Ei

Ti

Ni

bi

Wisin(i -i) + Ricos i + Si+1sin( i -i -i+1) - Sisin( i -i -i) ai = ------------------------------------------------------------------------------------- cos(i -i +*i+1-i+1) sec*i+1

Wi cos (i - i)pi = --------------------------------------- cos ( - i + i+1 - ) seci+1

cos (i - i + *i - i) sec*i ei = ------------------------------------------------ cos (i - i + *i+1 - i+1) sec*i+1

Ri = ci bi seci - Ui tani

Si = c*i di - PWi tan*i

Approccio quantitativo

an + an-1 en + an-2 en en-1 + ... + a1 en