Frane_AA2013-14_Lezione_Classifiche - Corso di Frane

Transcript

Università degli Studi di Salerno - Facoltà di Ingegneria – A.A. 2013-2014
Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio
Corso di Frane
Prof. ing. Michele Calvello
Sistemi di classificazione
dei fenomeni franosi
Articoli principali
 Glossario Internazionale per le frane. Canuti P., Esu F. (1995). Rivista Italiana di Geotecnica, 2/95:143-150.
Approfondimenti
 Landslide types and processes. Cruden D.M., Varnes D.J. (1996). In Landslides. Investigation and Mitigation, Special Report 247,
36-75. Washington: Transportation Research Board.
 A review of the classification of landslides of the flow type. Hungr O., Evans S.G., Bovis M.J., Hutchinson J.N. (2001).
Environmental & Engineering Geoscience, VII(3):1-18.
 Natural slopes and cuts: movement and failure mechanisms. Leroueil S. (2001). Geotechnique, 51(3):197-243.
 Varnes classification of landslide types, un update. Hungr, O., Leroueil, S., Picarelli, L. (2012). Proc. 11th Int. Symp. Landslides,
Banff, Canada, 1:47-58, Taylor & Francis Group, London.
Prof. Michele Calvello (2013). Corso di Frane, A.A. 2013-2014, Università di Salerno, ITALY
Sistemi di classificazione > Dispense
UNESCO
 1990-2000 “Decennio Internazionale per la Riduzione dei Disastri Naturali”
 WP/WLI (IAEG, ISSMFE, ISRM): Multilingual glossary for landslides
RIG 2/1995 (Traduzione a cura di P. Canuti e F. Esu)
1. Caratteristiche delle frane
2. Dimensioni delle frane
3. Stati di attività
4. Distribuzione di attività
5. Stile di attività
Terminologia (fonte: glossario internazionale per le frane)
6. Tipi di frana
Canuti & Esu (1995). Glossario Internazionale per le frane. Rivista Italiana di Geotecnica, 2/95:143-150.
Riferimenti bibliografici (selezionati)
•
Baltzer, A. (1875). Über bergstürze in den Alpen. Verlag der Schabelitz’schen buchhandlung (C. Schmidt), Zurich, p. 50.
•
Stiny, J. (1910). Die Muren. Verlag der Wagner’shen Universitätsbuchhandlung, Innsbruck. (Debris flows, English translation by M. Jakob & N.
Skermer, 1997, EBA Engineering Consultants, Vancouver, Canada, p. 106).
•
Heim, A. (1932). Landslides and Human Lives. Skermer, N. (ed.), Bi-Tech Publishers, Vancouver, B.C., p. 196.
•
Sharpe, C.F.S. (1938). Landslides and related phenomena. Columbia University Press, N.Y.
•
Skempton, A. W. (1953). Discussion in soil stability problems in road engineering. Proc. of the Institution of Civil Engineers, 2:219-280.
•
Varnes, D.J. (1954). Landslide types and processes. In Eckel, E.B. (ed.), Landslides and Engineering Practice, Special Report 28: Highway Research
Board, National Academy of Sciences, Washington, DC., pp. 20–47.
•
Hutchinson, J.N. (1968). Mass movement. In Fairbridge, R.W. (ed.), Encyclopedia of Geomorphology. Reinhold Publishers, New York, pp. 688–695.
•
Skempton, A.W. & Hutchinson, J.N. (1969). Stability of natural slopes and embankment foundations. In Proceedings, 7th. International Conference of
Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, State of the Art volume, pp. 291–340.
•
Nemcok, A., Pasek, J. & Rybar, J. (1972). Classification of landslides and other mass movements. Rock Mechanics, 4, 71-78.
•
Blong, R. J. (1973). A nemerical classification of selected landslides of the debris-slide-avalanche-flow type. Engineering Geology, 7:99-144.
•
Varnes, D. J. (1978). Slope movement: types and processes. In Landslides: Analysis and Control, Report 176, 11-33. Washington: Transportation
Research Board.
•
Carrara, A., D’Elia, B., Semenza, E. (1985). Classificazione e nomenclatura dei fenomeni franosi. Geol. Appl. Idrogeol., XX(II): 223-243.
•
Sassa, K. (1985). The mechanism of debris flows. Proc. 11th Int. Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco, 1:1173–1176.
•
Walker, B. F., Blong, R. J., MacGregor J. P. (1987). Landslide classification, geomorphology and site investigation. Soil slope instability and
stabilization, 1-52. Balkema, Rotterdam.
•
Hutchinson, J. N. (1988). General report: Morphological and geotechnical parameters of landslides in relation to geology and hydrogeology. Proc. 5th
Int. Symp. Landslides, Lausanne, Switzerland, 1:3-35, Balkema, Rotterdam.
•
Cruden, D. M. & Varnes, D. J. (1996). Landslide types and processes. In Landslides: Investigation and Mitigation, Special Report 247, 36-75.
Washington: Transportation Research Board.
•
Leroueil, S., Vaunat, J., Picarelli, L., Locat, J., Faure, R. & Lee, H. (1996). A geotechnical characterization of slope movements. Proc. 7th Int. Symp.
Landslides, Trondheim, Norway, 1:53-74, Balkema, Rotterdam.
•
Hungr, O., Evans, S. G., Bovis, M. J. & Hutchinson, J. N. (2001). A review of the classification of landslides of the flow type. Environmental &
Engineering Geoscience, VII(3):1-18.
•
Hungr, O., Leroueil, S., Picarelli, L. (2012). Varnes classification of landslide types, un update. Proc. 11th Int. Symp. Landslides, Banff, Canada, 1:4758, Taylor & Francis Group, London.
Classifiche dei fenomeni franosi
Classificazione morfometrica
D = spessore massimo della frana
L = lunghezza nella direzione di massima pendenza
Tipologia di frana
D/L [%]
Scorrimenti rotazionali
15 ÷ 30
Scorrimenti traslazionali
5 ÷ 10
Flussi
0,5 ÷ 3,0
da Walker et al (1987)
Classifica di Skempton (1953)
Scorrimenti
Colate
uno o più piani di
scivolamento
essenzialmente paralleli al
pendio
velocità di movimento
da mm/sec a m/sec
La maggior parte
dei materiali coinvolti
scorre come un fluido
viscoso
da cm/min a m/sec
Scorrimenti rotazionali
Crolli
superfici di scorrimento
curve (concave verso
l’alto)
da mm/giorno a m/giorno
la massa percorre gran
parte della suo movimento
in aria
da m/min a m/sec
Classifica di Blong (1973)
velocità attribuite da Jahns (1978) alle diverse tipologie di fenomeni considerati
Jahns R.H. (1978). Landslides. National Academy of Sciences, Geophysical predictions, 58-65.
 Precedenti classifiche: difficoltà di classificare le frane caratterizzate da movimenti “complessi”
(combinazione di due o più principali tipi di movimento)
Classifica dei movimenti franosi (tipologia di movimento, materiale del corpo di frana)
nello stato immediatamente antecedente alla fase parossistica del movimento
Materiale
Tipologia di movimento
Terreno
Terra (earth)
Detrito (debris)
Roccia
Crolli
Earth fall
Debris fall
Rock fall
Ribaltamenti
Earth topple
Debris topple
Rock topple
Earth slump
Debris slump
Rock slump
Earth block slide
Earth slide
Debris block slide
Debris slide
Rock block slide
Rock slide
Earth spread
Debris spread
Rock spread
Earth flow
Debris flow
Rock flow
Rotazionali
Poche
unità
Traslazionali
Molte
unità
Scorrimenti
Espansioni laterali
Flussi
Complesso
(soil creep)
(combinazione di due o più tipologie di movimento)
(creep profondo)
Classifica di Varnes (1978)
Crolli
Immagine: http://www.geonet.org.nz
Ribaltamenti
Scorrimenti
Espansioni laterali
Colate (colamenti) o flussi
Frane complesse
Rotture confinate e scorrimenti rotazionali e composti
Classifica di Hutchinson (1988)
Rotture traslazionali
Colate veloci
Colate veloci
Composizione granulometrica tipica di alcune colate
Colate veloci
Profilo longitudinale di un debris flow
Terreni interessati da fenomeni di debris flows e
trasporto solido in corsi d’acqua
Colate veloci
Sintesi di parametri
morfologici che presiedono
alla formazione di
flowslides e sturzstroms.
“A review of the classification of landslides of the flow type”
Materiale
Contenuto d’acqua
Velocità
Nome (ingl. - ital.)
Limi, sabbie, ghiaie,
detriti (talus)
Asciutto, umido o
saturo
Varie
Dry (or non-liquified) sand (silt, gravel o debris) flow
Colate di sabbia (limo, ghiaia, detrito) non-liquefatta/o
Limi, sabbie, detriti,
rocce tenere
Saturo
Estr. rapide
Sand (silt, debris, weak rock) flow slide
Scorrimenti di flusso di sabbia (limo, detrito, roccia
tenera)
Argille sensitive
Pari o superiore al
limite liquido
Estr. rapide
Clay flow slide
Scorrimenti di flusso in argilla
Torbe
Saturo
Da lente a molto rapide
Peat flow
Colate di torbe
Argille o terre
Prossimo al limite
plastico
< rapide
Earth flow
Colate di terra
Detriti
saturo
Estr. rapide
Debris flow
Colate di detrito
Mud
Pari o superiore al
limite liquido
> molto rapide
Mud flow
Mud flow
Detriti
Presente acqua libera
Estr. rapide
Debris flood
Alluvione detritico
Detriti
Saturo o parzialmente
saturo
Estr. rapide
Debris avalanche
Valanghe di detrito
Frammenti di
roccia
Vario, principalmente
asciutto
Estr. rapide
Rock avalanche
Valanghe di roccia
Classifica di Hungr et al. (2001)
“A review of the classification of landslides of the flow type”
Hutchinson (1988)
Hungr et al. (2001)
Flow slide
Sand, silt flow slide
Flow slide (clay)
Clay flow slide
Flow slide (loess)
Loess flow slide
-
Dry sand flow
Mudslide
Earth flow
Mudflow
Mud flow
Hillslope debris flow
Debris avalanche
Debris flow
Debris flow
Hyperconcentrated flow
Debris flood
Sturzstroms
Rock avalanche
Classifica di Hungr et al. (2001)
“Landslide types and processes”
Materiale
Terreno
Roccia
Terra (earth)
Detrito (debris)
Crolli
Earth fall
Debris fall
Rock fall
Ribaltamenti
Earth topple
Debris topple
Rock topple
Scorrimenti
Earth slide
Debris slide
Rock slide
Espansioni laterali
Earth spread
Debris spread
Rock spread
Flussi
Earth flow
Debris flow
Rock flow
Classifica di Cruden e Varnes (1996)
Classe
Descrizione
Danni osservabili
Velocità
tipica
Velocità
(m/s)
7
Estremamente
rapida
Catastrofe di eccezionale violenza. Edifici distrutti per
l’impatto del materiale spostato. Molti morti. Fuga
impossibile.
> 5 m/s
5
6
Molto rapida
Perdita di alcune vite umane. Velocità troppo elevata
per permettere l’evacuazione delle persone.
> 3 m/min
510-2
5
Rapida
Evacuazione possibile. Distruzione
immobili ed installazioni permanenti.
> 1.8 m/hr
510-4
4
Moderata
Alcune strutture temporanee o poco danneggiabili
possono essere mantenute.
> 13 m/mese
510-6
3
Lenta
Possibilità di intraprendere lavori di riabilitazione e
restauro durante il movimento. Le strutture meno
danneggiabili possono essere mantenute con frequenti
lavori di riabilitazione se il movimento totale non è
troppo grande durante una particolare fase di
accelerazione.
> 1.6 m/anno
510-8
2
Molto lenta
Alcune strutture permanenti possono non essere
danneggiate dal movimento.
> 16 mm/anno
510-10
1
Estremamente lenta
Impercettibile senza strumenti di monitoraggio.
Costruzioni di edifici possibile con precauzioni.
< 16 mm/anno
di
strutture,
Skempton & Hutchinson (1969)
Condizioni della tessitura dello scheletro solido del terreno (da queste dipendono i valori di c’ e j’)
1. Frane di primo distacco su superfici di neoformazione: la tessitura del terreno tende ad essere casuale (o parzialmente
orientata a seguito di una precisa storia deposizionale) e i parametri di resistenza al taglio assumono valori pari al picco o
compresi tra il picco ed il residuo.
2. Scorrimenti su superfici di rottura preesistenti associati a:
– Riattivazione di vecchie frane.
– Innesco di frane su preesistenti superfici di rottura dovute alle seguenti cause: tettonica, tettonica glaciale, geliflusso di
argille, altri processi periglaciali, rigonfiamenti, rigonfiamenti non uniformi.
In questi casi la tessitura del terreno è marcatamente orientata nella direzione dello scorrimento e i parametri di resistenza al
taglio hanno valore prossimo al residuo.
Pressione u del fluido di porosità in corrispondenza della superficie di scivolamento
A. Condizioni non drenate
B. Condizioni intermedie (vi è una dissipazione parziale delle sovrappressioni neutre); rotture differite di scavi in argille
consistenti ricadono in questa categoria.
C. Condizioni drenate
Si noti che può verificarsi, in corrispondenza di diversi istanti di tempo, la combinazione delle condizioni A, B e C nello
stesso fenomeno franoso; per esempio, una tipologia di frana particolarmente pericolosa è quella in cui condizioni drenate si
verificano prima del rottura mentre nel corso del collasso si stabiliscono condizioni non drenate.
Classifiche “geotecniche”
Sassa (1985)
Distribuzione granumometrica dei materiali

Rocce intatte

Rocce fessurate

Terreni sabbiosi

Terreni argillosi
Tipologie di rottura per taglio

Scorrimenti con resistenza al picco

Scorrimenti con resistenza al valore residuo

Liquefazione

Creep
Classifiche "geotecniche"
Vaunat et al. (1994), Leroueil et al. (1996)
Crolli
Ribaltamenti
Scorrimenti
Espansioni laterali
Flussi
da Cruden & Varnes (1996)
Materiale
Vaunat, J., Leroueil, S. & Faure, R. (1994). Slope movements: a geotechnical perspective. Proc. 7th Cong. Int. Assoc. Eng. Geol., Lisbon, 1637-1646.
Fase del movimento 1. Pre-rottura
2. Rottura
3. Post-rottura
4. Riattivazione
- Riattivazione occasionale
- Frana attiva
Esempio: scorrimento in argille consistenti durante la fase di riattivazione
Movimento: scorrimento
Fase: riattivazione
Materiale: argilla consistente
Leggi che controllano il fenomeno e parametri
• resistenza al taglio residua: r = n’ tanjr’
n





• velocità di spostamento o di scorrimento: v  A

  n ' tan j r ' 
Fattori predisponenti
• Superfici di scorrimento preesistenti
• Particelle solide che possono orientarsi
Fattori di innesco o di aggravamento
• Incremento di pressione neutra in prossimità delle superfici di scorrimento
• Incremento degli sforzi tangenziali per: erosione al piede del pendio, carico in sommità, sisma
Fattori rivelanti
• Spostamenti localizzati su profili verticali
• Geometria e movimenti evidenzianti scorrimenti di blocchi essenzialmente rigidi
Movimenti
• velocità di spostamento: generalmente molto bassa
Shear stress
CASO 1 – Materiali fragili
t
1
G
t
A
2
Strain
d
Rottura
Riattivazione
occasionale
d = spostamento cumulato del
baricentro delle masse G
Frana
attiva
Post-rottura
Pre-rottura
per le analisi geotecniche…
Time
modificato da Cascini (LARAM School)
CASO 2 – Argille sensitive
Shear stress
Frana a Ullensaker, Norway 1953
Strain
Rissa
Landslide
(1978)
Manaus
Landslide
(2010)
Illustrazione schematica
di una frana in argille
sensitive
CASO 3 – Riattivazione occasionale
e.g. rapido incremento delle pressioni neutre a causa
del riempiemento con acqua di fratture di trazione
e.g. variazione dello stato tensionale
a causa di scavo al piede
scavo
e.g. forze sismiche
e.g. rapida variazione della distribuzione delle forze
lungo la superficie di scorrimento
CASO 4 – Terreni incoerenti sciolti
Pre-rottura
d
Hutchinson (1988)
Post-rottura
Shear stress
Tempo
Sr,1
A
?
Sr,2 > Sr,1
CASO 5 – Crolli in roccia
d
Pre-rottura
G
Rotolamento
Impatto e rimbalzo
A
Caduta libera
Post-rottura
d
B
Caduta libera
Pre-rottura
Impatto e
rimbalzo
C
Shear stress
Tempo
Resistenza
mobilitata o
forza impulsiva
Post-rottura
deformazione
Tempo
quasi-static
dinamic
Rolling
D
deformazione o tempo

Frane_AA2013-14_Lezione_Classifiche - Corso di Frane

Transcript

Documenti analoghi

MANFREDI NICOLETTI L`ORA PIÙ SILENZIOSA

Michele Raitano - Sbilanciamoci.info

il regimen sanitatis salernitanum……

locandina - Cefalee Campania

1 Modelli e Tecnologie per la Nuova Didattica della

file - teendiscobar

CIRO CARAVANO Nato a Salerno, vive a Roma ed alterna le attività

Valdo D`Arienzo - Università di Salerno

4 LIVE SRL 7017%

Diapositiva 1 - Ordine degli Ingegneri della Provincia di Salerno