FORUM degli Ordini Regionali dei Geologi Consiglio Nazionale

FORUM degli Ordini Regionali dei Geologi
Consiglio Nazionale Geologi
sul Rischio idrogeologico in Italia
LE FRANE IN CASA
La difesa del suolo come priorità tra fragilità del territorio,
emergenze, incuria, superficialità ed ignoranza
ROMA 16 giugno 2010
LA FRANA DI MAIERATO
A. Guerricchio
Dipartimento di Difesa del Suolo - Università della Calabria
Un aspetto della facies dei calcari evaporitici del Miocene superiore, affioranti nella trincea della strada comunale coinvolta
dalla frana del febbraio 2010. Il sottile livello argilloso ocraceo-rossastro (ossidato) è intercalato tra banchi calcarei debolmente cementati, talora pulverulenti, leggermente impastabili, che verso il basso a causa della DGPV sono frammisti ai
sottostanti livelli argillosi.
Un aspetto della parte bassa dei calcari evaporitici fortemente “infarciti” di livelli argillosi e siltosi di colore grigio e
rossiccio, molto deformati dall’antica DGPV, affioranti nel tornante della strada comunale oggi interamente franato (da
Google Earth Street View). Tale facies giustifica la presenza di acque in pressione nella fascia basale della formazione
carbonatica.
Siltiti molto diagenizzate del Pliocene medio-superiore, a giacitura sub-orizzontale, permeabili grazie a famiglie di fratture
prevalentemente sub-verticali, affioranti nell’abitato di Maierato, al di sopra dei calcari evaporitici.
Sabbie passanti ad areniti, intercalate nei silts del Pliocene medio-superiore, a giacitura sub-orizzontale, affioranti
all’ingresso del centro storico di Maierato, permeabili.
Curva di variazione del livello medio marino tra il Tirreniano e l’Olocene (da Cotecchia et al., 1969)
Immagine da Google Earth dell’area di Maierato. Le frecce sottili indicano la rottura perimetrale dell’antica DGPV, il cui
verso di movimento è indicato da quella più spessa. In alto a destra, il Lago dell’Angitola. Da notare, pure, l’alta scarpata
(circa 150m) sub verticale generata da altra antica grande frana, individuabile subito a sud ovest del lago.
Immagine Google Earth, antecedente alla frana del 2010, di una parte del territorio del Comune di Maierato. Le frecce
bianche sottolineano le antiche rotture gravitative ascrivibili al terremoto del 1783, di cui solo la parte più a Sud-Ovest
risulta molto sviluppata; quelle rosse indicano l’andamento della scarpata attivatasi durante la frana del 2010, mentre le
gialle individuano un gradino di un’antica rottura anch’esso conseguente al terremoto del 1783 a probabile futuro sviluppo
retrogressivo.
Veduta aerea dell’intero corpo della frana di Maierato del 15 Febbraio 2010. Si evincono le aree di alimentazione della colata
detritica e dei grossi blocchi dei calcari evaporitici prevalentemente laterali e quella delle sabbie plioceniche e dei depositi
continentali pleistocenici rossastri più centrale. La porzione con ulivi e prato (zona A nella foto) ha subito una dislocazione
orizzontale verso valle ed un innalzamento di una ventina di metri, mentre l’alveo del F.so Scuotrapiti e del tutto obliterato.
Veduta aerea dello sviluppo complessivo del corpo di frana che perviene alla base del paese di Maierato seguendo lo
sviluppo del F.so Scuotrapiti con una estensione longitudinale di circa 1100 m a partire dal coronamento. La differenza
totale di quota tra il ciglio della scarpata e l’unghia della colata detritica a grossi blocchi, risulta di circa 110 m.
Veduta aerea della porzione di monte della frana, da cui è visibile il laghetto da sbarramento (freccia rossa) al di sotto del
gruppo di “Case Draga”. Si evidenzia pure il significativo “rialzo” del corpo centrale della frana conseguente al notevole
approfondimento della superficie di rottura in località Giardini
Veduta aerea della zona della scarpata principale e della testata, in cui si può osservare un leggero basculamento verso
monte dei depositi rossastri pleistocenici con vegetazione e delle sabbie plioceniche grigie dislocate, a seguito dello
scorrimento rotazionale. Alla base della scarpata, in corrispondenza del canale rettilineo in primo piano, impostato lungo
una rottura sub verticale con qualche cavità da paracarsismo (figg. 20 e 21), si nota pure un piccolo specchio d’acqua.
Sullo sfondo l’esteso lago di C. Draga, di lunghezza superiore a 400m. Inoltre, è da evidenziare la parziale riattivazione della
scarpata di frana prodottasi col terremoto del 1783 (freccia gialla), alla cui base è presente un altro laghetto.
Veduta aerea del corpo principale della parte medio-alta della frana. Sono visibili sulla destra i due “laghetti da
sbarramento” (A e B). Nel corpo, malgrado lo scompaginamento è ricostruibile la sequenza delle formazioni coinvolte che
vanno, a partire dall’alto, dai depositi conglomeratico-sabbiosi rossastri con vegetazione del Pleistocene, alle sabbie e
sabbie siltose del Pliocene, a luoghi “inquinate” da zolle marroncino-ocracee del Pleistocene ed infine, nella parte alta, a
sinistra e a destra, dai calcari-calcareniti del Miocene. La foto dà la sensazione dello sviluppo del corpo di frana su un
materiale fluidificato, o del tutto fluido, che deve averlo sostenuto alla base durante l’intero suo percorso. Possono essere
identificate pure strutture del tipo “onde”
Veduta aerea della parte medio bassa della “colata-detritica” a grossi blocchi che mette in evidenza come il riempimento
dell’alveo del F.so Scuotrapiti, malgrado tutto, esercita una azione positiva di contrasto al piede del blocco su cui ricade
l’abitato di Maierato. Blocco mobilizzato dalla grande DGPV, che in epoca pleistocenico-olocenica ha causato uno
spostamento dell’alveo dello Scuotrapiti stesso. D’altra parte, però, il corpo di frana impedisce un rapido smaltimento delle
acque che proven-gono soprattutto dal versante sinistro, per la qual cosa sono urgenti interventi per la loro canalizzazione
e smaltimento.
Veduta dal versante di Maierato dello scorrimento rotazionale multiplo evoluto in “colata-detritica”. Al centro della foto è
evidente il grosso pacco roccioso (certamente superiore al migliaio di metri cubi) di calcari miocenici in basso e di sab-bie
plioceniche al tetto, basculato e ruotato obliquamente rispetto al verso del movi-mento generale.
Veduta dal versante di Filogaso della porzione in sinistra orografica del corpo di frana, da cui risulta evidente la vicinanza
di alcuni fabbricati al ciglio. Questi potrebbero essere coinvolti da un possibile sviluppo retrogressivo del fenomeno
franoso. Sulla sinistra della fotografia (freccia rossa), si nota una frattura, che si manifesta in superficie sotto forma di un
“solco”, che, con andamento sub verticale attraversa tutte le formazioni costituenti il versante.
Ietogramma medio (1922-2009) relativo alla stazione di Vibo Valentia, che evidenzia la grande piovosità dei mesi da ottobre
a febbraio
Confronto fra le precipitazioni medie mensili dei mesi invernali e quelle misurate negli ultimi due inverni. Si evidenzia come
in tutte e due le ultime annualità le pre-cipitazioni nei mesi invernali siano abbondantemente superiori alle medie del
periodo.
Istogramma delle precipitazioni dell’inverno 2009-2010, che hanno preceduto l’evento franoso del febbraio 2010 individuato
con la freccia rossa. E’ evidente il pro-lungato periodo piovoso che ha preceduto la attivazione della frana
Precipitazioni cumulate dei mesi di Dicembre, Gennaio e Febbraio (2009-2010) con individuazione del movimento franoso al
termine della loro fase di forte crescita
Particolare dei canali “tubolari” lungo la frattura sub-verticale nei calcari evaporitici (“pseudo-carsismo”), oggi evidenti
sulla scarpata di frana, che, dimen-sioni a parte, danno un’idea di quelli probabilmente presenti in profondità al contatto
con la formazione delle argille.
Differenza di quota fra la zona di infiltrazione e di deflusso Î pressioni interstiziali 500 – 600kPa
Un tale carico idraulico può addirittura annullare il carico litostatico anche di circa 30m di calcari del Miocene e delle
sovrastanti sabbie plioceniche.
Considerando un peso di volume di detti terreni pari a 19 – 20kN/m3, si ha una tensione totale σ  (carico litostatico) di circa
600kPa ed una pressione interstiziale u comparabile, dando luogo ad una tensione efficace pressoché nulla (σ’ = σ - u) e
causando così la totale perdita di resistenza dei livelli argilloso-siltosi sottostanti i calcari.
ATTIVITÀ DI MONITORAGGIO
LIDAR
I LIDAR possono essere suddivisi in due categorie che, sebbene si basino su un
principio di funzionamento simile, hanno in realtà delle caratteristiche ben distinguibili:
• Nella sua versione terrestre, montato su treppiede topografico;
• Nella sua versione aerea.
Per quanto riguarda il monitoraggio delle frane è stata messa a punto una metodologia
che si basa sull’impiego del laser scanner terrestre per la creazione di DTM di una
medesima area in tempi successivi, finalizzati ad un confronto in termini volumetrici e
morfometrici.
STAZIONI TOTALI ROBOTIZZATE
Le stazioni totali funzionano con o senza l’utilizzo di bersagli artificiali (prismi), possono
costituire un sistema economico e di media precisione per il monitoraggio di fenomeni
di dissesto.
La versatilità di questa strumentazione consente all’operatore di individuare
manualmente punti di interesse significativi e di monitorarli nel tempo mediante
campagne di misure periodiche.
CONTROLLO DEI MOVIMENTI SUPERFICIALI
Estensimetri e Distometri
CONTROLLO DEI MOVIMENTI SUPERFICIALI
Estensimetri e Distometri
CONTROLLO DEI MOVIMENTI SUPERFICIALI
Estensimetri e Distometri
CONTROLLO DEI MOVIMENTI SUPERFICIALI
Il Global Positioning System (GPS)
Stazione GPS Leica 500 utilizzata per i rilievi di alta precisione
CONTROLLO DEI MOVIMENTI PROFONDI
Le misure INCLINOMETRICHE
TECNOLOGIE AVANZATE A FUTURO SUPPORTO DEI
SISTEMI DI PREANNUNCIO
Ground Based Radar
Interferometria Radar Differenziale da Satellite
Utilizza almeno due immagini Radar complesse per derivare
informazioni di distanza sfruttando la fase del segnale.
Prodotti
•Modelli Digitali del Terreno;
•Mappe di Velocità di Deformazione del Suolo;
•Mappe di Classificazione.
Vantaggi
• Possibilità di acquisire dati in qualsiasi momento del giorno,
incluse le ore notturne;
• Grande estensione spaziale fino a 400 x 400 Kmq;
• Risoluzione a terra di 20 x 20 mq (i nuovi sensori fino ad 1mq);
• Tempo generale di rivisitazione di 35 giorni (oggi anche 16
giorni).
Interferometria Radar Differenziale da Satellite – Mappe di deformazione
Il metodo si è dimostrato efficace per:
- la localizzazione;
- la caratterizzazione;
- la quantificazione;
- la valutazione morfo-evolutiva
Area urbana di Vibo Valentia delle deformazioni.
Timpa del Salto, Belvedere Spinello (KR)
Zona portuale di Vibo Marina
Area di Sant’Eufemia di Lamezia (Aeroporto)
Esempio di approccio “Early Warning” per l’Interferometria Radar
Differenziale da Satellite: il caso del Vulcano Montserrat (2000) – Local
Reception.
Montserrat è un isola vulcanica con attività di tipo esplosivo nel Mar dei Caraibi.
L’attività
del suo Osservatorio Vulcanologico è concentrata anche ad attività di
previsione per cui l’analisi di dati DInSAR, potenzialmente, fornirebbe importanti
informazioni sulle deformazioni del suolo e sui cambiamenti topografici tipici di processi
morfo-evolutivi che possono portare a condizioni di crisi. I dati da analizzare dovrebbero
però essere disponibili, quando necessario, in modo tempestivo.
Nel 2000, dopo il pre-processing ESA, i dati SAR risultavano disponibili dopo tre
settimane dall’acquisizione.
Sistema di ricezione di
BURS/RAPIDS
((Bradford
University Remote Sensing
Ltd/Real-Time Acquisition
and Processing Integrated
System) per la ricezione in
“real time” dei dati ERS
SAR
ascendenti
e
discendenti e della loro
elaborazione
immediata
come prodotti di InSAR.
DInSAR Ground-Based (GB-DInSAR) I
La tecnica dell’Interferometria Differenziale SAR mostra buone potenzialità a
supporto dei Sistemi di Preannuncio solo nelle implementazione con stazioni
fisse a terra (Ground-Based Platform).
Tutti i principali limiti caratteristici derivanti dai sensori da satellite
- Geometria di acquisizione;
- Distorsioni geometriche;
- Risoluzione spaziale;
- Decorrelazione temporale;
- Tempo di Rivisitazione
……………….. risultano fortemente ridotti
Stazione
topografica
Track
Antenna
trasmittente
Radar
Antenna ricevente
DInSAR Ground-Based (GB-DInSAR) II
Quindi, l'uso di GB-DInSAR può costituire indubbiamente un valido supporto
ai “Sistemi di Preannuncio” fornendo la flessibilità necessaria per investigare
fenomeni di tipo gravitativo che tipicamente sono caratterizzati da estrema
variabilità, in termini di estensione, meccanismi di movimento, tassi di
spostamento, condizioni di attività.
Ciò deriva dalla possibilità di variare facilmente i parametri di osservazione:
- distanza dall'obiettivo;
- ampiezza dell'apertura sintetica;
La possibilità di rilevamento, a
- angolo dell'incidenza
cadenza
significativamente
periodica,
permette
di
per adattarli ad ogni caso particolare.
valutare, su soglie predefinite,
il
caso
di
anomalie
significative e quindi la
determinazione
di
un
Ovviamente, nei sistemi di tipo “Early
allertamento preventivo.
Warning” un parametro fondamentale è
la FREQUENZA DI OSSERVAZIONE
DInSAR Ground-Based (GB-DInSAR) III
Dati di deformazione
proiettati su un modello
3D
Civita di
Bagnoregio,
Viterbo
Interferogramma
(G. Luzi et al. 2004)
DInSAR Ground-Based (GB-DInSAR) IV
Mappe di spostamento della frana di Cortenova (Lecco) – Evoluzione dal Dicembre 2002
al Marzo 2003 con la stabilizzazione del movimento gravitativo
La distribuzione continua dell’informazione
interferometrica, ottenuta attraverso questa
implementazione, migliora e semplifica
l’interpretazione dell’evoluzione del fenomeno
osservato, fornendo una visione globale della
deformazione in atto facilmente utilizzabile per
ulteriori utilizzazioni.
(D. Leva et al. 2004 - LiSA©)
Mappe di spostamento su DEM
DInSAR Ground-Based (GB-DInSAR)
- Sistema funzionante totalmente in remoto;
- Misure derivabili in assenza di luce, presenza di nebbia e condizioni
climatiche avverse;
- I risultati possono essere disponibili pochi minuti dopo il rilevamento;
- Estrema precisione delle misure dell’ordine dei decimi di millimetro;
- Valida capacità di discriminazione dei cambiamenti morfologici in atto e di
“zonazione della pericolosità;
- Tempo di rivisitazione minimo dell’ordine della decina di minuti.
GRAZIE PER L’ATTENZIONE