Messa in sicurezza del costone sovrastante il centro abitato di Portigliola (RC)

Messa in sicurezza del territorio a rischio idrogeologico – area nord santuario ss. cosma e damiano via ssp 183 intersezione via cimitero – cup: e44d24000100001

Inquadramento dello stato di fatto e rilievi effettuati

I luoghi oggetto dei lavori sono stati interessati nel corso del tempo da diversi fenomeni di dissesto idrogeologico e geomorfologico che hanno interessato diversi ambiti limitrofi il centro abitato di Portigliola.

Suddivisione in ambiti di intervento

AMBITO 1: ZONA NORD
Diversi massi si sono fermati in punti variamente distribuiti e in condizioni più o meno stabili

AMBITO 2: zona CENTRO ABITATO
Incisione torrentiziada cui costantemente dilavano acque meteoriche arricchite di trasporto solido che raggiungono ad elevata velocità il sistema di smaltimento idrico urbano

AMBITO 3: zona SUD
Strada in condizioni di parziale degrado con restringimenti dovuti alla mancanza di protezione dei confini; risulta quindi poco agevole soprattutto per i mezzi di protezione civile e di soccorso

Interventi previsti in progetto

CARATTERISTICHE GENERALI DEI LUOGHI

• Estensione del territorio oggetto di intervento: 0,30 km² circa;
• Altitudine dei luoghi variabile tra 240 m s.l.m. sul costone e 120 m s.l.m all’interno del centro abitato

INTERVENTI PER LA MITIGAZIONE DEL RISCHIO IDROGEOLOGICO

• Disgaggio massi in condizioni di instabilità;
• Barriere paramassi;
• Opere di regimentazione delle acque meteoriche di scorrimento superficiale

Servizi realizzati

• Rilievo topografico e fotografico del sito;
• Indagini geognostiche e geotecniche;
• Caratterizzaz. fisico-meccanica dei terreni di fondazione e definizione dei valori caratteristici dei parametri geotecnici;

Progettazione:

• Studio idrologico-idraulico del reticolo oggetto di studio (modello VAPI-modello TCEV);
• Analisi traiettorie massi;
• Calcolo delle fondazioni superficiali e scelte delle tipologie;
• Valutazione dell’azione sismica col Metodo Pseudostatico;
• Piano di Monitorggio Geotecnico;
• Stima e calcolo indennità di esprorio;
• Relazione paesaggistica;
• Relazione sulla risoluzione delle interferenze;
• Relazione sulla gestione delle materie;
• Elaborati grafici;
• PSC;Elaborati Economici

Soluzioni adottate e particolari costruttivi

Ambito 2

Realizzazione di una vasca di colmo immediatamente a monte della briglia, di un muretto e di un manufatto di scarico a valle.

DIMENSIONAMENTO DEI SISTEMI DI PROTEZIONE PASSIVA: IL METODO DELLA BACK ANALYSIS

Il CRITERIO GUIDA per la collocazione delle barriere è stato quello di proteggere gli elementi sensibili (strade, case ed edifici vari) presenti sulle possibili traiettorie dei massi in distacco dal costone. L’esatto posizionamento delle barriere (denominate A, B, C, D, E ed F) assieme alle caratteristiche geometriche e meccaniche (altezza e resistenza) è stato determinato sulla base di un processo denominato back analysis. Questo consiste nell’assumere che massi di uguali caratteristiche a quelle riscontrate effettivamente sui luoghi raggiungano, all’interno del modello di calcolo , lo stesso punto di caduta riscontrato in campo.

In tal modo, sulla base di quanto riscontrato sui luoghi, si è calcolata la barriera che sarebbe stata necessaria per fermare il masso che si sta considerando. Ciò è stato possibile assegnando al terreno dei parametri racchiudenti la risposta fisico meccanica dello stesso in seguito all’urto del masso. In tal modo quella è stata assunta come barriera di progetto.

step 1

Propedeutica all’analisi in modalità back analysis è stata la programmazione ed esecuzione delle seguenti INDAGINI GEOGNOSTICHE E GEOTECNICHE:

• n.3 sondaggi meccanici e carotaggio continuo (S1,S2 ed S3);
• n. 10 M.A.S.W. (M.A.S.W. 1; M.A.S.W. 2; M.A.S.W. 3; M.A.S.W. 4; M.A.S.W. 5; M.A.S.W. 6; M.A.S.W. 7; M.A.S.W. 8; M.A.S.W. 9; M.A.S.W. 10);
• n. 11 prove penetrometriche dinamiche super pesanti (DPSH1; DPSH2; DPSH3; DPSH4; DPSH5; DPSH6; DPSH7; DPSH8; DPSH9; DPSH10; DPSH11);
• n. 3 tomografie sismiche a rifrazione in onde P (p1; p2 e p3);
• n. 16 NSPT in foro all’interno dei sondaggi meccanici.

Ciò ha permesso di ricostruire il modello geotecnico del sottosuolo finalizzato agli interventi previsti in progetto, costruendo le stratigrafie delle sezioni di interesse e le relative caratteristiche geomeccaniche. Si riportano un paio di esempi di stratigrafie ottenute.

step 2

Successivamente si è passati alla determinazione dei COEFFICIENTI DI RESTITUZIONE Kn E Kt.

La modellazione del fenomeno di caduta massi implica, per l’indeterminazione di tutte le variabili presenti nel problema e per economia di calcolo, una semplificazione della trattazione fisico matematica del problema. Alcuni Autori hanno proposto che le caratteristiche d’impatto e rimbalzo siano esprimibili con dei semplici parametri, definiti coefficienti di restituzione, che esprimono la dissipazione dell’energia cinetica nell’impatto.

I coefficienti di restituzione possono essere determinati utilizzando il principio di conservazione della quantità di moto (Spang e Rautenstrauch, 1988) definiti come:

K=vr/vi

Rapporto tra la velocità post impatto e pre impatto. Il valore di K varia nell’intervallo 0-1 tra urto completamente anaelastico ed elastico.

L’evidenza sperimentale ha mostrato che il coefficiente di restituzione deve essere considerato nelle sue componenti normale (kn) e tangenziale (kt), piuttosto che come unica aliquota d’abbattimento dell’energia cinetica. In tal caso kn quantifica l’energia dissipata per affossamento del blocco mentre kt quantifica quella dissipata per attrito al contatto blocco-pendio.

I coefficienti sono definiti come rapporto tra le componenti normali e tangenziali post impatto e pre impatto della velocità.

In realtà il coefficiente di restituzione è un parametro aleatorio che dipende da: massa, forma e dimensioni del blocco; angolo di incidenza all’impatto, velocità di impatto; proprietà meccaniche.

Attraverso l’interpretazione di traiettorie di blocchi, alcuni Autori hanno definito dei valori medi e massimi del coefficiente di restituzione.

Da qui nasce l’esigenza di rendere sito specifici tali parametri attraverso l’uso di uno studio di back analysis basato fondamentalmente sulla ricostruzione del moto dei massi effettivamente caduti e ancora presenti sul sito, simulando – attraverso il modello di calcolo proposto – la caduta dalla parte sommitale del costone e TARANDO I COEFFICIENTI IN MODO DA RICAVARE TRAIETTORIE COMPATIBILI CON LA POSIZIONE FINALE DEL MASSO.

A tale scopo, sulla base dei rinvenimenti di massi ancora presenti lungo il cono detritico, si sono effettuate diverse simulazioni verificando la rispondenza con il risultato proveniente dal codice di calcolo. Nello specifico, si sono effettuate tre simulazioni in corrispondenza di altrettante sezioni di progetto in corrispondenza delle quali sono state rilevati un certo numero di massi dislocati lungo il versante.

Esempio di back analysis

BACK ANALYSIS n.1

• Sezione di verifica: n.2
• Dimensioni medie massi: diametro 2n
• Peso del masso: 9,63 t
• Altezza di caduta stimata: 268 m s.l.mPosizione media massi: 60-70 m dalla cresta del costone

Parametri utilizzati nel modello di calcolo:

• Dimendioni massi di progetto: diametro 2 m
• Peso masso: 9,63 t
• Altezza caduta: 268 m s.l.m.
• Kn (roccia affiorante): 0,45-0,50
• Kt (roccia affiorante): 0,70-0,87
• Angolo d’attrito fi: 30°

Attraverso l’inserimento di tali parametri, le simulazioni effettuata determinano la caduta dei massi ad una distanza massima pari a circa 89 metri dalla cresta del costone e, quindi, in linea con quanto osservato. 

Di seguito si riportano le traiettorie dei massi (figura a) e la loro posizione finale scaturita dal calcolo (figura b).