Presentazione di PowerPoint - Corso di Frane

Università degli studi di Salerno
Analisi di un caso studio descritto in un articolo in lingua inglese
Caso studio:
La frana di Castelrotto (Bolzano)
Articolo:
Inclinometer monitoring of the Castelrotto landslide in Italy
Autori:
L. Simeoni, L. Mongiovì
Rivista:
Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering
Illustrazione caso del studio
Descrizione del lavoro svolto dagli autori
Analisi critica
Illustrazione
del caso studio
• Inquadramento territoriale
La frana di Castelrotto è situata in provincia di Bolzano, a 20 km a nord dal capoluogo di
provincia, tra il km 64+500 e 65+500 dell’autostrada del Brennero (A22) nella valle
dell’Isarco.
Tale valle rappresenta una
delle più importanti vie di
comunicazione tra sud e nord
Europa; essa infatti ospita
l’autostrada A22, la ferrovia e
la statale 12 che collega l’Italia
con l’Austria attraverso il passo
del Brennero
Illustrazione
del caso studio
• Descrizione del fenomeno
L’area di studio ha una forma approssimativamente triangolare con due lati con due lati
delimitati da scarpate rocciose di ignimbrite ed il terzo lato dal fiume Isarco
In particolare essa è caratterizzata da:
area di 100.000 m2
volume di 2,5 x 10-6 m3
dislivello di circa 250 m
spessore dell’ammasso che va dai 23 m ai
60 m
• inclinazione media di 20°
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Illustrazione
del caso studio
• Descrizione del fenomeno
In passato la zona era sotto osservazione per il rischio di caduta massi e rock avalance,
infatti in sito sono presenti interventi passivi, ma negli ultimi anni si è spostata
l’attenzione sul cinematismo estremamente lento che la frana presenta.
Illustrazione
del caso studio
• Descrizione del fenomeno
La zona ha una litologia abbastanza complessa. Il materiale in frana è composto da
detriti di tufo e ignimbrite immersi in una matrice limo-argillosa.
Illustrazione
del caso studio
• Monitoraggio del sito
Nel
1997 sono stati istallati
pluviometri, trivellati 10 pozzi di cui
7 sono equipaggiati con tubi
inclinometrici e 3 con celle
piezometriche di Casagrande. Nel
corso degli anni alcuni tubi
inclinometrici sono stati sostituiti
perché non più utilizzabili. Nel 2004,
inoltre, è stato istallata una rete di
capisaldi per misure topografiche.
inclinometri: S1, S2, S4, S8, T8, S9, S11, S12, T12, V12
piezometri: S6, S7, S10,
In particolari i tubi inclinometrici
sono stati utilizzati fino al 2001 con
sole sonde manuali e poi sia con
sonde manuali che con sonde fisse.
Illustrazione
del caso studio
• Monitoraggio del sito
Nei grafici si possono vedere alcune delle misurazioni effettuate, a sinistra si
correlano gli spostamenti con le piogge le direzioni ed il tempo; a destra invece si vede
un tipico profilo inclinometrico.
Dai grafici si può dedurre che la frana è composta da una parte superiore che subisce
spostamenti più intensi ed una inferiore che subisce spostamenti minori, inoltre da
tali misure si vede l’esistenza di due superfici di scorrimento: la maggiore ad una
profondità di 36 m e la minore ad una profondità di 15m.
Illustrazione
del caso studio
• Monitoraggio del sito
Nel 2001 è stato istallato un sistema di sonde inclinometriche fisse (una per ogni
verticale in corrispondenza della superfice di scorrimento) in modo da avere dati in
tempo reale. Lo schema del sistema si riporta in figura:
In particolare i dati raccolti tramite le sonde vengono acquisite ogni 15 minuti e
inviati all’Università di Trento per essere elaborate.
Lavoro
degli autori
Gli autori L. Simeoni e L. Mongiovì nell’articolo dal titolo “Inclinometer Monitoring of the
Castelrotto Landslide in Italy” pubblicato sulla rivista Journal of Geotechnical and
Geoenvironmental Engineering (2007), incentrano il loro lavoro sull’elaborazione dei
dati provenienti dal monitoraggio periodico ed in tempo reale al fine valutarne
l’affidabilità.
Per fare ciò elaborano i dati delle sonde inclinometriche mobili e fisse dopodiché
utilizzano un approccio statistico per valutare l’affidabilità dei dati ottenuti dalle
misurazioni degli spostamenti del corpo frana
Lavoro
degli autori
• Elaborazione dei dati della sonda mobile
Facendo riferimento alle letture standard prese su direzioni opposte eseguite con la
sonda mobile
dove:
• A e B sono i veri valori degli
spostamenti;
• εs sono errori sistematici
• εr sono errori random
Per l’elaborazione dei dati sono stati definiti
la differenza e la somma come segue:
Lavoro
degli autori
• Elaborazione dei dati della sonda mobile
Essendo la somma e la differenza definita in modo che le loro distribuzioni risultino
essere normali si possono utilizzare dei criteri per l’individuazione degli errori
grossolani (Chauvenet) e l‘accuratezza delle misure effettuate.
Dai grafici si può notare che il punto P non segue
l’andamento degli altri e quindi molto probabilmente è
affetto da un errore grossolano. Inoltre si nota che, in
dipendenza dell’intensità degli spostamenti la precisione
dello stessoresta pressoché costante invece quella della
direzione è molto variabile.
Lavoro
degli autori
• Posizionamento delle sonde
Per ogni verticale è stata posizionata un’unica
sonda fissa, per questo motivo deve essere
valutato bene la sua posizione. Le sonde
inclinometriche fisse vengono posizionate in
corrispondenza della superficie di scorrimento;
questo è possibile in quanto la profondità della
stessa è stata ben definita da misura precedenti.
La valutazione del profilo del tubo
inclinometrico è stato fatto prima con un
andamento con funzione polinomiale, ma
essendo poco preciso è stato deciso di utilizzare
un andamento poligonale che passa per i punti
superiori ed inferiori delle sonde.
Lavoro
degli autori
• Registrazione dei dati acquisiti dalle sonde inclinometriche in sito
I dati provenienti dalle sonde
inclinometriche
in
sito
vengono
trasmessi in termini di segnali di
voltaggio, questi corrispondono a
spostamenti ben definiti.
In particolare nel grafico si vede la
registrazione dell’inclinometro T8.
Da questo si può notare che ci sono
alcuni periodi in cui il segnale è
disturbato. Nel periodo denominato P1
si riscontra un disturbo dovuto alla
presenza di un amplificatore, in quello
P2 i segnali sono intorno allo 0 in quanto
un
fulmine
ha
danneggiato
l’amplificatore e punti di distorsioni
dovuti a misure piezometriche o misure
effetuate con sonda mobile (giorno 700715).
Lavoro
degli autori
• Elaborazione dei dati delle sonde inclinometriche fisse
Dall’elaborazione dei dati delle sonde fisse si sono ricavati i grafici in funzione della
direzione, entità, velocità e accelerazione degli spostamenti.
Dai grafici si può notare che quando la direzione dello spostamento di 300° gli
spostamenti hanno un andamento regolare e le velocità sono pressoché costanti.
Inoltre si nota che i valori delle direzioni delle accelerazioni sono sparse su un ampio
intervallo e non seguono alcun modello, pertanto gli autori reputano inaffidabili queste
misure.
Lavoro
degli autori
• Approccio statistico per la comparazione dei dati
Attraverso la valutazione della varianza e della tripla variazione standard dei dati
provenienti dai due sistemi di misura e successivamente utilizzando dei test di
significatività è stato possibile verificare se la presenza delle differenze tra i due tipi di
misure era causata da eventuali imprecisioni delle misurazioni.
Con riferimento a due intervalli temporali si è valutato il limite per la loro
significatività
In particolare per il primo intervallo dove il
test non è soddisfatto si riscontra che la
direzione degli spostamenti è pari a 355° la
quale risulta molto differeneee dal range di
direzioni attese, invece per il secondo
intervallo dove il test è soddisfatto la
direzione degli spostamenti è 297° e
rientra nel range di direzioni attese 293°322°. Per tale motivo si può collegare
l’affidabilità dei dati alla direzione degli
stessi.
Lavoro
degli autori
• Origine degli errori
Secondo gli autori gli errori che possono esibire le misure si dividono:
• disturbi dovuti al sistema di acquisizione (introdotto nel modello);
• errori sistematici dovuti al danneggiamento del sistema di acquisizione o della
sonda;
• errori dovute ad azioni esterne, come misurazioni piezometriche o consonda
mobile che disturbano il segnale ( introdotto nel modello);
• errori occasionali imprevisti e sconusciuti.
inoltre secondo Mikkelsen gli errori sitematici si possono classificare a loro volta:
• deriva della sensibilità (nullo)
• errore di rotazione
• errore di posizionamento di profondita (nullo)
In particolare nel primo intervallo temporale la misura non è stata accurata in quanto
in quel periodo sono state effettuate misurazioni manuali con sonde mobili.
Analisi
critica del
lavoro
• La frana di Castelrotto è un fenomeno a cinematica estremamente lenta con volumi
coinvolti molto grandi e risulta essere causa di rischio per l’autostrada A22 sita al
piede del versante instabile.
• Gli autori L. Simeoni e L. Mongiovì nell’articolo esposto, incentrano il proprio
lavoro sulla valutazione dell’affidabilità dei dati derivanti dalla campagna di
monitoraggio effettuata per mezzo di inclinometri a sonde fisse e mobili.
• Sonde fisse vs sonde mobili: le sonde inclinometriche fisse presentano il vantaggio
di essere automatiche a differenza di quelle mobili che sono manuali, tuttavia
restituiscono dati meno accurati rispetto a quelle mobili.
• Nell’articolo dal titolo “Complementarietà tra i monitoraggi inclinometrico e
topografico per l’analisi di stabilità di un versante” gli autori L. Simeoni e
G.B.Benciolini hanno esteso tale lavoro analizzando non solo i dati derivanti da
monitoraggio profondo ma anche quelli restituiti mediante monitoraggio
superficiale. Essi, confrontando gli spostamenti orizzontali valutati mediante
monitoraggio profondo e superficiale, in corrispondenza del piano campagna,
affermano che è possibile stimare gli errori sistematici che caratterizzano le misure
inclinometriche e quindi valutare correttamente il cinematismo della frana.
Conclusione
Nell’ottica della gestione del rischio della frana di Castelrotto, note le caratteristiche
cinematiche del versante grazie alla rete di monitoraggio presente in sito, risulta
necessario intervenire mediante opere di mitigazione del rischio. Tuttavia non è
possibile agire in sito mediante interventi di tipo strutturale attivi vista la notevole
dimensione dell’area interessata dal fenomeno franoso per cui, al fine di ridurre il
rischio sarebbe interessante valutare le relazioni che legano gli spostamenti esibiti dal
corpo in frana con gli eventi meteorici in modo da valutare delle soglie di allerta
mediante le quali attivare opportuni sistemi di allarme.
Bibliografia
-Complementarietà tra i monitoraggi inclinometrico e topografico per l’analisi
di stabilità di un versante, L. Simeoni G.B. Benciolini (http://www.geologimarche.it/wpcontent/uploads/2013/11/SP07-S03_Simeoni.AGI_.IncTopo.pdf)
- Monitoraggio di spostamenti e pressioni interstiziali della frana di Castelrotto
L. Simeoni (http://www.ing.unitn.it/~simeonil/Seminari/Castelrotto.pdf§)
- Inclinometer Monitoring of the Castelrotto Landslide in Italy L. Simeoni, L.
Mongiovì.
- Frana a cinematica estremamente lenta in una valle glaciale delle alpi centroorientali L. Simeoni, L. Mongiovì.
(http://www.iargperugia.unipg.it/assets/download_file/atti/Simeoni_Lucia.pdf)