ABSTRACT
Lo studio svolto è stato finalizzato all’analisi del fenomeno della caduta massi nei costoni rocciosi incombenti sull’abitato della città di Sala Consilina (SA). In particolare si è analizzata l’area del costone in località “Crocicchia-San Raffaele”, maggiormente instabile ed interessata da crolli più recenti.
Tale area è stata inserita dall’Autorità di Bacino Campania Sud, nel Piano stralcio per l’Assetto Idrogeologico come area a rischio molto elevato e pericolosità alta da frane.
I costoni carbonatici di Sala Consilina (Monti della Maddalena) sono caratterizzati da diversi fenomeni d’instabilità. L’obiettivo del presente lavoro è stato quello di prevedere e studiare i principali cinematismi degli elementi lapidei removibili potenzialmente instabili rilevati, che potrebbero verificarsi lungo i costoni de quo, al fine di individuare e progettare le opere di ingegneria applicata alla difesa del territorio idonee a salvaguardare la zona abitata e, perciò, necessarie a mitigare il rischio idrogeologico.
1. Premessa
Il lavoro in esame è finalizzato all’analisi della stabilità dei costoni rocciosi incombenti sull’abitato della città di Sala Consilina (SA) a rischio caduta massi. In particolare, si è analizzata l’area del costone ubicata in località “Crocicchia-San Raffaele”, maggiormente instabile ed interessata da crolli più recenti.
L’area in studio è stata inserita dall’Autorità di Bacino Campania Sud, nel Piano stralcio per l’Assetto Idrogeologico come area a rischio molto elevato e pericolosità alta da frane.
Il lavoro ha avuto lo scopo di approfondire i procedimenti di analisi della stabilità dei fronti in roccia investigati, nonché di dimensionare le opere di difesa idrogeologica attiva/passiva necessarie per mitigare il rischio incombente su parte dell’abitato di Sala Consilina.
Figura 1. Vista generale dei costoni rocciosi incombenti sul comune di Sala Consilina con indicazione orientativa dell’area oggetto di indagine
2. Inquadramento Geologico dell’area in studio
L’area in studio si inquadra nel foglio n°199 (Potenza) della Carta Geologica d’Italia e precisamente nel margine sud occidentale della tavoletta I.G.M. “Sala Consilina” III S.E.
Essa è ubicata in località “Crocicchia-San Raffaele” del territorio Comunale di Sala Consilina (SA). Le quote topografiche che la identificano sono comprese tra 725 mt s.l.m. e 550 mt s.l.m.. Dal punto di vista litologico è caratterizzata da due tipi di materiali e, precisamente: le dolomie ed i calcari della formazione rocciosa di base ed il detrito di falda. La formazione lapidea affiora praticamente nella fascia del versante a monte dell’abitato, ove il pendio è più ripido. La roccia è, in generale, intensamente erosa e fratturata ed interessata da superfici di discontinuità di varia natura, quali i piani di stratificazione e i giunti che, intereferendo tra loro, isolano blocchi rocciosi di volume compreso tra alcuni decimetri cubi e le decine di metri cubi, talora in equilibrio instabile.
Il detrito di falda giace sul substrato lapideo nella fascia bassa del pendio, a valle del paese, ove il versante è meno inclinato. Il materiale è costituito di frammenti e blocchi di roccia in matrice limosa; lo spessore è compreso tra 1 m e 5 m circa.
3. Rilievi Geostrutturali
I costoni rocciosi in oggetto sono interessati da una fitta rete di discontinuità di natura tettonica (giunti e faglie) e sedimentaria (piani di stratificazione), che ne condizionano le caratteristiche meccaniche e la stabilità. In particolare, il comportamento degli ammassi rocciosi fessurati è ben rappresentato dal cosiddetto “modello rigido discontinuo”, in base al quale eventuali dissesti possono verificarsi per fenomeni di rottura lungo i giunti. I possibili meccanismi dipendono dall’orientazione relativa tra i fronti rocciosi e le superfici di discontinuità presenti, nonché dall’inclinazione di queste ultime. Pertanto, lo studio della stabilità di un affioramento lapideo discontinuo riguarda l’analisi delle possibilità cinematiche e meccaniche dei singoli blocchi in esso presenti, che dipendono:
- dalle caratteristiche strutturali delle superfici di discontinuità che delimitano gli elementi lapidei;
- dalla forma e dalle dimensioni dei singoli blocchi rocciosi.
Soltanto con rilievi puntuali e specifici è stato, dunque, possibile acquisire tutte le informazioni indispensabili:
- per le verifiche di stabilità dei singoli elementi lapidei;
- per la determinazione delle forze stabilizzanti;
- per la progettazione e per il dimensionamento degli interventi di consolidamento.
Di conseguenza, al fine di acquisire i dati indispensabili per la progettazione degli interventi finalizzati a ridurre le condizioni di rischio per la zona di Sala Consilina in oggetto, sono stati effettuati:
- L’ispezione diretta dei fronti lapidei, con l’individuazione dei massi in equilibrio instabile ed il relativo rilievo geometrico e geostrutturale.
- Ulteriori rilievi della “struttura” dell’ammasso roccioso, in corrispondenza di due stazioni di misura.
- Rilievo geometrico tridimensionale con Laser Scanner e rilievo geostrutturale in parete del costone oggetto d’intervento.
Complessivamente sono stati individuati 41 elementi lapidei o gruppi di blocchi rocciosi in equilibrio instabile.
Figura 2. Rilievo geometrico tridimensionale con Laser Scanner
Figura 3. Rilievo geostrutturale eseguito da geologo rocciatore, Diagramma di densità dei poli, Ciclografiche rappresentative dei piani di discontinuità
4. Valutazione sulla stabilità dei versanti
Come già è stato evidenziato in precedenza, la presenza di superfici di discontinuità all’interno di un ammasso roccioso ne condizioni in maniera significativa il comportamento meccanico.
Il comportamento degli ammassi rocciosi fessurati è ben rappresentato dal “modello rigido discontinuo”, in base al quale eventuali dissesti possono verificarsi per fenomeni di rottura lungo le discontinuità medesime. I possibili meccanismi dipendono dall’orientazione relativa tra i fronti di scavo, artificiali e/o naturali, e le superfici di discontinuità presenti, nonché dall’inclinazione di queste ultime.
In particolare, in Figura 4 sono indicati i cinematismi possibili innescabili nell’ammasso roccioso studiato, in relazione ai diagrammi isofrequenziali ed ai meridiani rappresentativi delle superfici di discontinuità in esso presenti.
Figura 4. Cinematismi possibili innescabili nell’ammasso roccioso studiato
5. Interventi progettati per la mitigazione del rischio idrogeologico sull’area in studio
Al fine di mitigare il rischio idrogeologico incombente sull’area in studio, sono stati individuati e proporzionati i seguenti interventi di difesa idrogeologica:
- Ispezione puntuale del costone roccioso operando in cordata con tecniche alpinistiche, con l’asportazione della vegetazione (scerbatura) e degli elementi lapidei removibili instabili, di piccole dimensioni in procinto di crollo (disgaggio).
L’area globalmente interessata dalle operazioni summenzionate ammonta a circa mq 25.000.
- Rafforzamento corticale della fascia di roccia fratturata (spessore circa 1 mt) con teli di rete armati e rinforzati, ancorate alla roccia integra mediante barre di acciaio opportunamente protette dalla corrosione. Tale sistema di rafforzamento corticale è costituito da rete metallica in aderenza in acciaio ricotto (resistenza 39.0/51.0 kg/mm2) a doppia torsione con maglia esagonale 8×10 in filo Φ3 mm, di larghezza pari a 3 m; rinforzata mediante reticolo di contenimento in funi Φ12 mm (6×19+WS), di forma romboidale 3 x 3 m.
- L’area globalmente interessata dall’intervento ammonta a circa mq 4.000.
- Placcaggio diretto dei blocchi lapidei removibili potenzialmente instabili, di volumetria rilevante (speroni rocciosi), mediante tiranti passivi (chiodi) costituiti da barre d’acciaio di tipo dywidag Φ 26,5 mm.
- Blocchi lapidei stabilizzati n.10.
- Imbracatura degli elementi lapidei removibili potenzialmente instabili, di volumetria rilevante (speroni rocciosi), mediante funi di acciaio, opportunamente protette dalla corrosione, Φ20 mm ancorate a barre di acciaio di tipo Dywidag Φ26,5 mm.
- Blocchi lapidei stabilizzati n.10.
- Per le fratture (discontinuità), con elevata apertura e persistenza, si prevede la sarcitura o intasamento con scaglie di pietrame della stessa natura dei massi interessati e malta cementizia opportunamente dosata.
- Messa in opera di interventi di difesa passiva (barriere paramassi ad elevato assorbimento di energia), posizionate lungo i versanti in seguito all’elaborazione delle probabili traiettorie descritte dai massi in caduta. In particolare è stato implementato uno studio cinematico bidimensionale e tridimensionale delle probabili traiettoria dei massi in caduta, mediante l’ausilio di software dedicati (Georock 2D e 3D).
È stata installata una barriera paramassi lunga 220 mt ed alta 4 m resistente ad un urto di progetto pari a 2.000 kJ.
- Installazione di un sistema di monitoraggio in remoto delle barriere paramassi, nonché di qualche masso removibile potenzialmente instabile.
Sistema di monitoraggio in remoto delle barriere paramassi
Il sistema di telecontrollo è composto da: Centralina di acquisizione e trasmissione dati, Gruppo di alimentazione, Programma di acquisizione dati ISI MEMORY, Sensori di spostamento (acquisitori).
Sistema di monitoraggio massi removibili potenzialmente instabili
Il sistema di telecontrollo è composto da: Acquisitore con ingressi digitali/analogici e inclinometro, Modulo di controllo lineare della corsa del freno con pistone in acciaio inox, Stazione di ricevimento dati standard (Centro di Telecontrollo Centrale), Sistema di alimentazione standard.
In sintesi, le soluzioni tecniche previste hanno prodotto un intervento di sostanziale sistemazione, riqualificazione ambientale e messa in sicurezza dei costoni rocciosi incombenti sull’abitato del Comune di Sala Consilina, perseguendo i seguenti obiettivi:
- Mitigazione del rischio idrogeologico garantendo maggiore sicurezza alla popolazione residente;
- Miglioramento un luogo di potenziale sviluppo socio-economico, innalzandone il grado di vivibilità ed il livello di qualità della vita;
- Riqualificazione e salvaguardia dell’ambiente, mediante l’impiego di tecniche di “ingegneria geotecnica per la difesa del suolo”.
Mediante i software GEOROCK 2D e GEOROCK 3D della Geostru software si è potuto simulare l’analisi spaziale delle probabili traiettorie dei massi removibili potenzialmente instabili in caduta dai costoni rocciosi oggetto d’intervento. Il modello utilizzato per la stima delle traiettorie di caduta dei massi considera i blocchi come puntiformi che impattano su un piano quotato (Lumped mass). Questo è formato da un reticolo di nodi tridimensionali costituenti una mesh triangolare che rappresenti l’intera zona tra il distacco e l’arresto dei blocchi. Gli elementi del reticolo devono essere definiti in modo da poter considerare costante, all’interno del perimetro, l’inclinazione e la direzione del pendio insieme ai parametri fisici del modello che sono i coefficienti di restituzione normale e tangenziale, definiti come rapporto di energia post e pre-impatto. Per la simulazione degli scendimenti sono stati utilizzati per la roccia carbonatica, rispettivamente Kn = 0,53 (coeff. restituzione normale) e Kt = 0,88 (coeff. restituzione tangenziale) e per il detrito, rispettivamente Kn = 0,30 (coeff. restituzione normale) e Kt = 0,60 (coeff. restituzione tangenziale); tali coefficienti sono stati estratti dalla letteratura scientifica di settore.
Figura 5. Alcuni interventi di difesa idrogeologica realizzati
6. Conclusioni
Si ritiene opportuno evidenziare che con gli interventi sopra descritti si è mitigato sensibilmente il rischio idrogeologico per l’area oggetto di studio. Tuttavia, non si può ritenere “nulla” la condizione di rischio, sia per la potenzialità di situazioni di pericolo “imprevedibili” (in quanto al momento “non visibili”), sia per la naturale evoluzione dei versanti che può, nel tempo, rendere in equilibrio instabile singoli elementi lapidei e/o aree estese attualmente in condizioni di equilibrio. Del resto, in nessun settore dell’ingegneria, ma anche nella semplice vita quotidiana, si può considerare “nulla” la condizione di pericolo. Nel caso specifico un ulteriore strumento per controllare le residue condizioni di pericolo consiste nella “prevenzione” da effettuarsi attraverso il monitoraggio delle aree e la manutenzione delle opere di difesa idrogeologica realizzate.
7. Bibliografia
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Azzoni A., Drigo E. Giani G. P., Rossi P.P. & Zainetti A. (1992). In situ observation of rockfall analysis parameters.
Peleila D. (1999). Tipologia degli interventi di difesa.
Autori
Gabriele Petroccelli ingegnere libero professionista
Daniele Giaffrida ingegnere libero professionista