La carta geologico tecnica per gli studi

di microzonazione sismica

S.Castenetto1, G. Naso1 , M. Coltella2,

P. Imprescia2, M. Moscatelli2,

A. Pagliaroli2, E. Peronace2, V. Scionti2

1 DPC - Ufficio Rischio sismico e vulcanico, 2 CNR - IGAG

32° Convegno Gruppo Nazionale Geofisica della Terra Solida

Trieste 19 -21 novembre 2013

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Gli “Indirizzi e Criteri per la

Microzonazione Sismica” (ICMS,

Gruppo di lavoro MS, 2008) non

prevedevano l’elaborazione di una

carta geologico tecnica tra i prodotti

del livello 1 di MS.

Indirizzi e Criteri per la

microzonazione sismica (ICMS)

La carta geologico (o geologico

tecnica), generalmente disponibile,

era inserita tra le cartografie di base

utili per la definizione delle zone

omogenee.

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Tale assenza ha rappresentato una

criticità nell’applicazione degli ICMS,

emersa in occasione della

microzonazione sismica per la

ricostruzione dell’area aquilana colpita

dal terremoto del 6 aprile 2009 (Gruppo

di lavoro MS-AQ, 2010).

Aggiornamento degli ICMS

L’esperienza maturata in quel contesto

dal Gruppo di Lavoro MS-AQ ha

condotto alla predisposizione di un

contributo per l’aggiornamento degli

ICMS (Martini et al. 2011) nel quale,

per la prima volta, si parla di “Carta

geologico tecnica per gli studi di MS”

(CGT_MS).

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Più recentemente, gli “Standard di

rappresentazione e archiviazione

informatica degli studi di MS”

(Commissione tecnica MS3907,

2012) predisposti per l’attuazione

dell’art. 11 della legge 77/2009

(Fondo nazionale per la riduzione del

rischio sismico) e adottati da tutte le

Regioni, hanno inserito la CGT_MS

tra gli elaborati da produrre per gli

studi di MS di livello 1.

.

Standard per gli studi di MS

Tuttavia, nella stesura di questa carta,

allegata agli studi sino ad oggi validati

dalla Commissione tecnica di supporto

e monitoraggio (OPCM 3907/10),

risultano evidenti alcuni problemi e

incongruenze.

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Quali sono i motivi ai quali possono

essere schematicamente ricondotti i

problemi più frequentemente

riscontrati?

Le problematiche emerse

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- scarsa chiarezza sulle differenze tra carta geologica s.s. e carta geologico

tecnica;

- scarsa comprensione del percorso metodologico in cui si colloca la carta

geologico tecnica negli studi di microzonazione sismica;

- insufficiente approfondimento da parte della comunità scientifica su alcune

tematiche specifiche che concorrono alla definizione della pericolosità sismica

locale;

- oggettiva difficoltà di classificazione e rappresentazione di alcuni elementi

“geologici”;

- scarsa conoscenza da parte dei professionisti della geologia del Quaternario.

Le problematiche emerse

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Raccogliendo, quindi, le esperienze

maturate e le indicazioni delle Regioni,

delle Università e degli Enti di ricerca, si

stanno predisponendo le

“Linee guida per l’elaborazione della carta

e delle sezioni geologico tecniche per la

microzonazione sismica”.

Con quali obiettivi?

Le linee guida

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- chiarire la differenza esistente tra carta geologica s.s. e carta geologico

tecnica

- evidenziare gli elementi utili alla definizione della pericolosità sismica locale

- indicare le informazioni che si utilizzano nel percorso metodologico degli

studi di microzonazione sismica e nei successivi livelli di approfondimento

- approfondire alcune problematiche che spesso si presentano nella

realizzazione di uno studio di MS :

- identificazione del substrato

- inversioni di velocità

- morfologie superficiali e sepolte

- coltri antropiche

- instabilità

Le linee guida:obiettivi

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La carta geologica e la carta geologico

tecnica sono spesso equiparate e

considerate lo stesso elaborato.

In realtà la differenza è sostanziale.

Carta geologica e carta geologico tecnica

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nella carta geologica s.s., le unità geologiche sono mappate in funzione

delle caratteristiche cronostratigrafiche e genetico-deposizionali

nella carta geologico tecnica le unità mappate (unità geologico tecniche)

sono distinte in relazione a caratteristiche litotecniche omogenee

Le informazioni evidenziate nella carta geologico tecnica sono dunque relative

ai caratteri litostratigrafici, geomorfologici, strutturali, geotecnici, geofisici,

idrologici e idrogeologici.

Le informazioni, proprie della carta geologica s.s., sono conservate e

contribuiscono comunque alla stesura della carta geologico tecnica.

Carta geologica e carta geologico tecnica

www.protezionecivile.gov.it La carta geologico tecnica

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Nella carta geologico tecnica per la microzonazione sismica (CGT_MS) non

si dovranno rappresentare tutte le informazioni disponibili, ma dovranno

comparire solo quegli elementi che influenzano o sono influenzati dallo

scuotimento sismico.

I dati riportati nella CGT_MS, infatti, devono risultare utili per la definizione

del modello di sottosuolo funzionale, in una prima fase, alla realizzazione

della Carta delle Microzone Omogenee in Prospettiva Sismica (livello 1,

Carta delle MOPS) e, in seguito, alla realizzazione delle analisi numeriche

richieste per la redazione delle carte di microzonazione sismica di livello

superiore.

Per tale motivo, inoltre, la CGT_MS deve essere corredata da alcune

(almeno due) sezioni geologico tecniche significative e rappresentative delle

complessità del sottosuolo.

La carta geologico tecnica

per la microzonazione sismica (CGT_MS)

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Quali sono gli elementi che si devono

poter desumere dalle sezioni geologico

tecniche e quindi dalla CGT_MS, utili per

ricostruire il modello di sottosuolo?

CGT_MS e sezioni geologico tecniche:

gli elementi utili per il modello di sottosuolo

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- andamento del substrato geologico che consente di definire lo spessore delle

coperture e le eventuali articolazioni della superficie di contatto copertura-

substrato;

- discontinuità e morfologie sepolte, che mettono in contatto unità litologiche

caratterizzate da forti contrasti di impedenza sismica, che possono indurre

fenomeni di amplificazione complessi (2D e 3D);

- morfologie di superficie, quali scarpate, creste, picchi isolati, che possono

condizionare la risposta sismica locale;

-spessori e caratteristiche tecniche dei litotipi, ai fini della valutazione dei

parametri di amplificazione del moto sismico ottenuti attraverso modellazioni

numeriche;

- elementi tettonici e strutturali rilevanti ai fini della microzonazione sismica, quali

le faglie attive e capaci

- andamento della superficie piezometrica, importante per definire la suscettibilità

alla liquefazione;

- estensione delle zone interessate da instabilità (quali frane, faglie attive e

capaci, zone soggette a liquefazione, crolli di cavità, cedimenti).

CGT_MS e sezioni geologico tecniche:

gli elementi utili per il modello di sottosuolo

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Negli studi di MS di livello 1, le informazioni contenute nella CGT_MS e nelle

sezioni significative, consentono di suddividere qualitativamente il territorio in

zone a comportamento sismico omogeneo (Microzone Omogenee in

Prospettiva Sismica, MOPS).

La CGT_MS negli studi di MS di livello 1

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- forme di superficie (es. scarpate,

creste, picchi isolati) e sepolte (es.

bordi di valli, scarpate sepolte, contatti

tettonici) che possono dar luogo a

complessi fenomeni 2D/3D di modifica

del segnale sismico;

- presenza di litotipi più grossolani

(sabbie e ghiaie) e/o rocce tenere al

tetto di terreni più deformabili (argille,

limi), indizio di possibili inversioni di

velocità;

- zone suscettibili di deformazioni

permanenti per fenomeni di

liquefazione, faglie attive e capaci,

dissesti franosi, cedimenti.

La CGT_MS strumento di discrimine tra

il livello 2 e il livello 3 di MS

La CGT_MS e le sezioni geologico tecniche consentono di valutare la

complessità geologica dell’area di studio, indirizzando verso approfondimenti

di livello 2 o di livello 3, evidenziando ad esempio:

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Nel livello 2 di MS, la CGT_MS e le sezioni geologico tecniche unitamente ai

dati raccolti con le indagini geotecniche e geofisiche, forniscono gli elementi

conoscitivi richiesti per l’utilizzo degli abachi:

- litotipo prevalente dei terreni di copertura (ghiaia, sabbia, argilla);

- spessore stimato della copertura, deducibile dalle sezioni geologico

tecniche. Indicazioni indirette sullo spessore del deposito possono inoltre

essere fornite dalle misure di rumore ambientale, elaborate mediante la

tecnica HVSR (Albarello e Castellaro, 2011);

- Vs media della copertura, ottenuta da indagini geofisiche con tecniche attive

e passive; in assenza di dati geofisici, una stima approssimativa della Vs può

essere ottenuta a partire dalla frequenza fondamentale di vibrazione del

deposito f0 misurata attraverso microtremori, noto lo spessore totale H del

deposito (desumibile dalle sezioni geologico tecniche);

- tipo di profilo di Vs, idealizzato mediante un andamento costante con la

profondità o crescente secondo due gradienti (gradiente massimo, gradiente

intermedio).

La CGT_MS negli studi di MS di livello 2

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Nella MS di livello 3 la CGT_MS, unitamente alle sezioni geologico tecniche,

rappresenta uno strumento fondamentale per la definizione del modello

integrato di sottosuolo, indispensabile per effettuare la modellazione numerica

per la attribuzione dei fattori di amplificazione.

Inoltre, gli elementi morfologici e strutturali riportati nella CGT_MS (forme di

superficie e sepolte), anche caratterizzati quantitativamente, contribuiscono alla

scelta della geometria del codice di calcolo da utilizzare per la modellazione,

mono (1D) o bidimensionale (2D).

La CGT_MS negli studi di MS di livello 3

Infine, le informazioni contenute nella

CGT_MS costituiscono il livello conoscitivo

di base fondamentale per lo studio e la

parametrizzazione quantitativa delle zone

suscettibili di deformazioni permanenti in

condizioni sismiche, come quelle interessate

da faglie attive e capaci, da fenomeni di

liquefazione, da movimenti franosi.

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Per quanto riguarda la liquefazione, la CGT_MS rappresenta un livello di

conoscenza di base necessario per individuare la presenza o meno degli

elementi predisponenti la liquefazione:

- elementi paleogeografici (paleoalvei, paludi e corsi fluviali sepolti) ed

eventuali strutture antropiche di interesse (argini fluviali, aree di bonifica);

- terreni granulari, saturi, nei primi 20 m di sottosuolo, con particelle di

diametro compreso nei fusi granulometrici specificati nelle indicazioni AGI

(2005);

- falda ad una profondità media stagionale inferiore ai 15 m dal piano

campagna;

- segnalazioni di liquefazioni avvenute in occasione eventi sismici passati.

La CGT_MS e le deformazioni permanenti:

liquefazione

sedimenti fini non liquefacibili livello della falda a fine luglio

sabbie sempre sature entro 15 m da pc

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Per le analisi delle faglie attive e capaci, la CGT_MS consente di ricavare le

informazioni geologico - geomorfologiche e tettoniche indicative dell’attività

recente di una faglia, necessarie per predisporre un piano di indagini da

eseguirsi nel livello 3 di MS:

- anomalie nelle forme del paesaggio

- diversione di corsi d’acqua o di altri elementi lineari

- scarpate di faglia

- dislocazioni di terreni tardo pleistocenico - olocenici

La CGT_MS e le deformazioni permanenti:

faglie attive e capaci

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La CGT_MS rappresenta, infine, come per le altre instabilità, un livello

propedeutico e necessario a individuare la presenza di frane inattive, forme

associate a movimenti gravitativi profondi, o di elementi predisponenti

fenomeni franosi:

- terreni sciolti o fratturati su pendii acclivi,

- falda ad una profondità media stagionale modesta,

- eventuali segnalazioni di frane indotte da eventi sismici passati.

La CGT_MS e le deformazioni permanenti:

fenomeni franosi

Nel livello 3 di MS tutte queste

informazioni sono utili a predisporre

un piano di indagini finalizzato a

ricostruire il modello cinematico della

frana.

www.protezionecivile.gov.it Conclusioni

Le “Linee guida per l’elaborazione della carta e delle sezioni geologico

tecniche per la microzonazione sismica”:

Supportano i realizzatori degli studi di MS nella selezione delle

informazioni utili per la caratterizzazione della pericolosità sismica locale

Rappresentano uno strumento integrativo degli “Standard di

rappresentazione e archiviazione informatica” degli studi di MS, chiarendo

i criteri di selezione degli elementi rappresentati

Consentono, insieme alle linee guida per la gestione del territorio

interessato da faglie attive e capaci, da fenomeni di liquefazione o da

fenomeni franosi, di affrontare le diverse problematiche di instabilità che

possono presentarsi sul territorio

Forniscono una lettura delle informazioni di carattere geologico nell’ottica

della definizione del comportamento in condizioni sismiche delle aree

investigate