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Conoscere per prevedere
(dall’equilibrio limite alla meccanica dei pendii)
Luciano Picarelli*
Sommario
Lo sviluppo e la messa a punto di adeguate teorie per l’analisi o la previsione dei movimenti di versante richiede una
profonda conoscenza dei processi meccanici che ne governano l’innesco e l’evoluzione. Questa conoscenza non può che
scaturire dall’esperienza, opportunamente filtrata ed organizzata tramite la logica, e verificata attraverso specifici modelli
di comportamento. È questo il metodo che il ricercatore moderno utilizza sempre, sfruttando in modo del tutto spontaneo
ed a volte inconsapevole il percorso delineato solo pochi secoli fa da parte di alcuni giganti della scienza. Senza questo me-
todo, la stabilità dei pendii non avrebbe potuto svilupparsi come si è sviluppata abbandonando definitivamente l’approccio
del tutto empirico che ha accompagnato i suoi primi passi.
Partendo dalla constatazione che i movimenti di versante presentano una grande gamma di comportamenti con effetti
spesso disastrosi su popolazioni e beni esposti, la relazione discute le relazioni esistenti tra processi meccanici che determi-
nano l’innesco e l’evoluzione di alcuni di questi fenomeni ed i relativi meccanismi, tentando di evidenziare il ruolo eserci-
tato dai vari fattori in gioco. Senza una approfondita conoscenza di tali processi, non è possibile sviluppare adeguate pro-
cedure per la stabilizzazione ed il controllo dei movimenti di versante.
1. Introduzione spazio-temporale molto più ampia che in altri pro-
blemi dell’ingegneria geotecnica e con condizioni
Questa ottava conferenza annuale dell’Associa- iniziali ed al contorno talvolta estremamente vaghe,
zione Geotecnica Italiana in memoria di Arrigo al ruolo spesso preminente del dettaglio geologico,
Croce, mio scopritore e primo Maestro, è dedicata alla difficoltà di riprodurre la risposta meccanica di
al tema della stabilità dei pendii, un tema a cui da molti depositi naturali nei quali questi processi si
circa trent’anni ho dedicato la maggior parte del sviluppano e di definire il corrispondente regime
mio tempo. Ho scelto in particolare di occuparmi delle pressioni neutre. Anche per l’impegno di gio-
delle relazioni tra meccanismi e meccanica dei mo- vani studiosi, negli ultimi decenni tutte queste limi-
vimenti di versante, una formula un tantino erme- tazioni non hanno impedito un forte sviluppo della
tica per esprimere il concetto che ogni meccanismo ricerca che ha saputo sempre più avvalersi di ap-
(sinteticamente ogni tipologia di frana) ha una spie- procci che vedono nelle applicazioni più evolute
gazione profonda negli specifici processi meccanici della meccanica delle terre lo strumento per met-
che ne accompagnano le fasi di deformazione e rot- tere la stabilità dei pendii al passo con altri settori
tura e, soprattutto, in quelli che governano la suc- più avanzati della meccanica applicata all’ingegne-
cessiva evoluzione del campo degli spostamenti [PI- ria civile.
CARELLI, 2000]. Quando ci si pone obiettivi assai complessi,
Non c’è dubbio che nell’ampio contesto della come prevedere dove e quando si verificherà il pros-
geotecnica il tema della stabilità dei pendii, così simo evento e quali saranno le sue caratteristiche,
come quello dello scavo e realizzazione delle galle- senza adeguate ipotesi sulle relazioni esistenti tra le
rie, ha incontrato grandi difficoltà a distaccarsi da variazioni delle condizioni al contorno, le corri-
un iniziale approccio del tutto empirico legato ad spondenti variazioni dello stato di sollecitazione e
una visione prevalentemente fenomenologica dei deformazione ed il tempo, non si va da nessuna
processi di deformazione e rottura dei terreni e ad parte. Tutto ciò implica la necessità di mettere a
uno sviluppo molto più qualitativo che quantitativo punto solide teorie che, diciamocelo pure senza re-
dell’iter progettuale. Questo è certo dovuto alla dif- more, non abbiamo ancora del tutto sviluppato. E
ficoltà di comprendere e modellare processi mecca- comunque, siamo consapevoli di aver percorso una
nici assai complessi che si sviluppano ad una scala lunga strada e di essere quanto meno riusciti ad ela-
borare delle ipotesi realistiche sulla meccanica dei
principali movimenti di versante, primo passo verso
* Dipartimento di Ingegneria Civile, D.I.C., Centro Interdipar-
lo sviluppo di una compiuta teoria.
timentale di Ricerca in Ingegneria Ambientale, C.I.R.I.AM., Appare opportuno osservare che in pochi seg-
Seconda Università di Napoli menti della ricerca scientifica come nel nostro set-
RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA 4/2009
CONOSCERE PER PREVEDERE (DALL’EQUILIBRIO LIMITE ALLA MECCANICA DEI PENDII) 13
tore, l’attività di ricerca deve basarsi sul ruolo inso- struito sulla base di disegni rimediati da alcuni mer-
stituibile dell’esperienza. Peraltro è proprio Arrigo canti olandesi, ed a guardare coi propri occhi le
CROCE [1964] che ricorda come “la ricerca scientifica lune ruotanti attorno a Giove che ha battezzato me-
debba trarre dall’esperienza la sua linfa vitale ed dicee in onore del Granduca Cosimo, ma anche, e
all’esperienza debba continuamente e persistente- soprattutto, per prudenza. L’occhiale è lì, e po-
mente tornare per verificare i risultati raggiunti”. trebbe consentire di confutare definitivamente con
Questa considerazione, che è nel DNA del ricerca- l’osservazione diretta quanto fino ad ora è stato so-
tore moderno, è in realtà il frutto di una rivoluzione stenuto con energia dalla Chiesa. In base alle teorie
portata a termine solo alcuni secoli fa. Prima infatti, di un lontano astronomo polacco, Copernicus, in-
dominava ancora il pensiero dei grandi filosofi greci fatti, la Terra è un piccolo pianeta, più piccolo di al-
ed arabi, dopo i quali la ricerca scientifica si era tri, che come questi altri, ruota attorno al Sole per-
quasi arrestata, e con esso una visione medioevale, correndo un’orbita circolare, e questo certo non va
di cui la Chiesa si faceva interprete, per la quale esi- a genio all’establishment ecclesiastico che vede nella
ste una verità immutabile, già scritta, che va solo ac- terra il baricentro del Creato. Sottolineando che “la
cettata, interpretata ed applicata nei vari settori del verità è figlia del tempo e non dell’autorità”, Galilei
sapere. Solo fra il ’500 ed il ’600 alcuni grandi uo- trascina quasi i suoi due interlocutori davanti all’oc-
mini, come Leonardo da Vinci, finalmente intui- chiale, ma costoro, tetragoni, barricandosi dietro
rono che “la scienza è figliola dell’esperienza”, con- all’autorità scientifica di Aristotele ed al presunto
cetto che poi altri grandi fisici, come Galileo Galilei, disegno di Dio, non si accostano neanche allo stru-
Isaac Newton, Johannes Kepler ed altri ancora, con- mento perché la rotazione di astri attorno ad altri
sapevolmente applicarono. In particolare, è proprio pianeti, e non alla Terra, è semplicemente impossi-
Galileo che, prima e più compiutamente degli altri, bile. Il figlio della governante di Galilei, che ha assi-
comprende che “le proposizioni puramente logiche stito alla scena e che per la sua giovanissima età è li-
sono vuote davanti alla realtà” e proprio per aver bero da ogni pregiudizio culturale, va via dicendo:
fatto penetrare questa idea “a colpi di martello nel “sono stupidi!”.
mondo della scienza che […] è diventato il padre Galilei si piegò successivamente alla scomunica
della fisica moderna e soprattutto delle scienze na- comminatagli dal papa scienziato Maffeo Barberini,
turali moderne” [EINSTEIN, 1955]. in arte Urbano VIII, un tempo suo amico, nel quale
L’esperienza consente di passare progressiva- aveva creduto e sperato, e si ritirò in campagna a
mente dall’osservazione del particolare alla sua ge- trascorrere quasi cieco gli ultimi tristi anni della sua
neralizzazione attraverso un processo continuo di vita. Non è inutile ricordare che solo alle soglie del
connessione di elementi conoscitivi, correzione e ri- 2000, trecentocinquantanove anni dopo la scomu-
definizione delle conoscenze via via acquisite. E nica (1633), la Chiesa si è decisa a riabilitare ufficial-
così, a partire da fatti particolari, è possibile definire mente il grande fisico, reo di aver spinto lo sguardo
teorie sempre più generali e strutturate che vanno laddove altri uomini non erano ancora in grado di
comunque sempre accettate solo come delle ipotesi vedere, un uomo che ha aperto la porta ad una vi-
di lavoro, come “verità tecniche”, dice Bertrand sione rivoluzionaria e laica del mondo, un uomo a
RUSSEL [1951], utili per sviluppare la tecnologia ed cui Brecht mette in bocca un autentico programma
effettuare specifiche previsioni su determinati acca- di libertà e laicismo attraverso l’esclamazione: “i te-
dimenti ma che, all’occorrenza, possono (e devono) ologi fanno suonare le loro campane e i fisici le loro
essere rapidamente sostituite da altre teorie più risate”.
avanzate. L’importante ruolo che nella geotecnica gioca la
È proprio partendo da queste intuizioni che, ricerca sperimentale è implicitamente riconosciuto
ben duemila anni dopo Aristotele, a Galileo Galilei nel titolo stesso di questa relazione, che è rivolta an-
venne in mente che era forse il caso di verificare fi- che a quei ricercatori che scartano i punti sperimen-
nalmente l’assunto del filosofo greco, fino ad allora tali che non confermano le loro teorie. E con riferi-
indimostrato, che la velocità di caduta dei gravi di- mento al tema specifico che ho scelto di trattare, per
pende dal loro peso. Spinto da questo interrogativo, ricerca sperimentale intenderò: a) l’osservazione di-
si arrampicava sulla Torre di Pisa portando con sé retta e ripetuta nel tempo dei fenomeni da inda-
pezzi di piombo che lanciava dall’alto per misurane gare, b) la sperimentazione in laboratorio, c) il mo-
il tempo di caduta al suolo. nitoraggio, d) la modellazione fisica; e) la sperimen-
In un esilarante capitolo del suo incomparabile tazione numerica. Mediante l’applicazione di mo-
Leben des Galilei (“Vita di Galilei”) Bertoldt BRECHT delli semplificati (fisici o numerici) che sono essi
[1955] immagina il grande fisico toscano, da poco stessi il frutto di ipotesi e teorie, ed il continuo e te-
trasferitosi a Firenze da Venezia, dove non spirava nace approfondimento e confronto di tutti gli ele-
una buona aria per lui, impegnato in un faticoso ed menti via via raccolti, è possibile, da un lato, verifi-
inutile tentativo di convincere alcuni dottori care proprio la validità di tali ipotesi e teorie, e
dell’Università ad accostarsi al suo “occhiale” co- dall’altro (nel caso esse vengano considerate accet-
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tabili), valutare il ruolo che anche i più minuti det- piazza, e attraverso quali strumenti. Proprio perché
tagli possono giocare, evidenziando quelli che più mi si offriva campo libero, ho avuto molte difficoltà,
degli altri influenzano il problema e concentrando sia nello scegliere l’argomento, sia nel decidere il ta-
soprattutto su di essi la speculazione. Insomma, il glio di questa presentazione. Il mio problema prin-
motto crociano (nel senso di arrigo-crociano) prima cipale era se sviluppare in modo analitico un tema
ricordato, per il quale la ricerca scientifica deve specifico, o invece privilegiare un percorso più am-
trarre dall’esperienza la sua linfa vitale ed all’espe- pio, e necessariamente meno dettagliato, che met-
rienza deve continuamente e persistentemente tor- tesse in rilievo il mio contributo e soprattutto, quello
nare per verificare i risultati raggiunti, rappresenta della Scuola da cui provengo, allo sviluppo delle no-
il senso stesso ed il cuore di questa relazione. stre attuali conoscenze. Era inoltre necessario te-
Mi sono occupato di stabilità dei pendii a partire nere fede alle finalità esplicite di questo ciclo di con-
da un lontano giorno della primavera del 1976 in ferenze voluto dall’AGI, di evidenziare le ricadute
cui, in vista del futuro Simposio Internazionale La pratiche ed applicative dei risultati della ricerca.
Geotecnica delle Formazioni Strutturalmente Complesse Dopo molti tentennamenti, ho deciso di sviluppare
(Capri, 1977) il prof. Arturo Pellegrino, mio princi- alcuni spunti intorno all’assai ampio e scivoloso
pale Maestro e mentore e poi autorevole collega, mi tema della meccanica dei pendii, temi che hanno
convocò nel suo studio e mi propose di collaborare costituito alcune delle pietre miliari del mio per-
con lui affidandomi una ricerca di tipo essenzial- corso scientifico ed umano, specie nell’ultimo de-
mente bibliografico. L’impatto non fu facile. Allora cennio: una strada che attraversa l’intero arco della
soprattutto, come argutamente osservò Luigi Mon- mia vita scientifica e che ho sempre percorso in
giovì una decina di anni dopo, le formazioni strut- compagnia, all’interno di un ambiente assai ricco sia
turalmente complesse, così come i numeri com- dal punto di vista culturale che umano, la Scuola
plessi, apparivano dotate di una parte reale e di una Napoletana. È a questa ultima che io devo la mia
parte immaginaria, e questa era del tutto preva- stessa esistenza e personalità di ricercatore.
lente. Togliere quella “i”, e con essa la parte imma- Partendo dalla constatazione che i movimenti di
ginaria, era impresa ardua, e fu arduo lavorare con versante esprimono una grande gamma di compor-
Pellegrino, mai contento e soprattutto, molto S. tamenti anche assai diversi, con effetti spesso disa-
Tommaso. strosi su popolazioni e beni esposti, ho dunque
Devo confessare che quando, più di trent’anni preso in esame alcune tipologie di movimenti, con-
dopo quel fatidico giorno che ha segnato gran parte centrandomi sulle relazioni che esistono tra mecca-
della mia vita futura, mi è stato proposto di tenere nismi e processi meccanici che presiedono al loro
questa conferenza, mi è sembrato di rivivere quello innesco ed evoluzione. Tratterò in particolare le co-
stato d’animo un po’ perplesso e preoccupato de- late di argille, le colate di fango e le espansioni late-
scritto da Italo Calvino nel 1984, negli appunti ri- rali, utilizzando prevalentemente dati raccolti dai ri-
trovati successivamente alla sua morte avvenuta cercatori napoletani, e mostrando come sia possi-
l’anno dopo. Invitato a tenere sei conferenze bile sviluppare delle realistiche ipotesi sulla mecca-
all’Università di Harvard, quelle che sarebbero state nica di questi complessi fenomeni naturali tenendo
poi battezzate le “Lezioni Americane” [C ALVINO , conto di tutti i dati che l’esperienza ci fornisce: l’os-
2002], il grande scrittore si chiedeva quali argo- servazione geomofologica, i risultati della speri-
menti e quali concetti avrebbe potuto proporre ai mentazione di laboratorio, del monitoraggio e della
suoi interlocutori. Tale sentimento di incertezza tra- modellazione fisica, i risultati della sperimentazione
spare nelle frasi: “Cominciare una conferenza […] è numerica. Alcuni aspetti dei complessi problemi che
un momento cruciale, come cominciare a scrivere intendo evocare non saranno trattati o saranno ap-
un romanzo. E questo è il momento della scelta: ci è pena sfiorati perché, come ho anticipato, cercherò
offerta la possibilità di dire tutto, in tutti i modi pos- di concentrami essenzialmente sui fenomeni mecca-
sibili; e dobbiamo arrivare a dire una cosa, in un nici che governano i processi deformativi post-rot-
modo particolare. […] Fino al momento precedente tura e portano alla formazione di colate o di espan-
a quello in cui cominciamo a scrivere, abbiamo a no- sioni piuttosto che di altri tipi di movimenti di ver-
stra disposizione il mondo, una somma di informa- sante. Le conclusioni mi consentiranno di eviden-
zioni, di esperienze, di valori […] e noi vogliamo ziare, se ce ne fosse ancora bisogno, il fondamentale
estrarre da questo mondo un discorso, un racconto, ruolo che l’acqua gioca sul comportamento dei ter-
un sentimento.” Insomma, avere mano libera può reni, e soprattutto, di dimostrare come problemi
rappresentare un problema, ed è certamente una che sono sempre apparsi troppo complessi per una
grande responsabilità. interpretazione meccanica e quantitativa, siano al
Mutatis mutandis, questo è stato il mio rovello: contrario pienamente comprensibili ed interpreta-
quale “racconto” e quale “sentimento” mettere in bili solo con il supporto della meccanica delle terre.
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2. Le colate di argilla zioni di argille intensamente fessurate (argille a sca-
glie) di elevata plasticità [PICARELLI et al., 2005].
Lo studio delle colate di argilla rappresenta la In termini morfologici le colate di argilla pre-
prima fase di quel percorso scientifico che la Scuola sentano sempre una zona di alimentazione, gene-
Napoletana, interessata ad affrontare in modo siste- ralmente formatasi a seguito di una frana per scivo-
matico il tema delle frane, intraprese alla fine degli lamento [VARNES, 1978], spesso, un canale interme-
anni ’70, quando un gruppo di noi fece il primo so- dio allungato, detto di flusso, e sempre, una zona di
pralluogo sulla colata di Brindisi di Montagna. accumulo con le caratteristiche di una conoide che
si apre a ventaglio.
La figura 1 mostra la colata di Brindisi di Mon-
2.1. Evidenze geomorfologiche e litologiche tagna. In essa si riconoscono: a) la zona di alimenta-
zione, che è delimitata da una scarpata molto alta e
Il termine colata è generalmente utilizzato, sia piuttosto ripida, ed è costituita essenzialmente da
pure in modo spesso controverso, per descrivere un terrazzo ribassato di frana (depletion area); b) il ca-
movimenti di versante che in determinate fasi pre- nale di flusso o di frana (main track); c) la zona di ac-
sentano caratteristiche cinematiche paragonabili a cumulo principale (main accumulation). La scarpata
quelle possedute dai fluidi, ed è per questo che il che delimita la zona di alimentazione è soggetta ad
movimento viene anche chiamato “flusso” (flow, an- un costante arretramento a causa dell’erosione e/o
cor meglio dicono gli anglosassoni]. Va tra l’altro os- di localizzati fenomeni di frana che possono a loro
servato che tale termine viene utilizzato per descri- volta trasformarsi in vere e proprie piccole colate;
vere movimenti in materiali anche molto diversi tra nel terrazzo converge il detrito che si distacca dalla
di loro, come: detriti grossolani, sabbie e limi, ar- scarpata principale. Lungo il canale di flusso si rico-
gille e perfino torbe ed altri tipi di terreni organici noscono alcune zone di accumulo secondario (secon-
[PICARELLI, 2004]. Ben più nota al pubblico non spe- dary accumulations) che rappresentano le testate di
cializzato è la fenomenologia delle colate di lava e colate minori (nella letteratura anglosassone a volte
delle valanghe di neve o ghiaccio, meno nota è in- indicate some surges, e che qui indicheremo anche
vece quella dei surges e dei lahars piroclastici, tutti fe- come lingue di frana), che si muovono sulla colata
nomeni che hanno grossi punti di contatto sia con le principale traendo origine dalla zona di alimenta-
colate di argilla che con le colate di fango. zione. In molti casi, la colata occupa un vero e pro-
Col termine colata si intende insomma il moto prio bacino di frana di dimensioni anche notevoli,
di un materiale particellare, misto ad acqua, vapore in cui si accumulano detriti provenienti sia dalla
o aria, che ha la capacità di adattarsi alla morfologia zona di alimentazione che da frane minori ubicate
del versante incanalandosi in impluvi preesistenti all’interno dello stesso bacino, lungo i bordi laterali
ed aggirando o scavalcando ostacoli anche laddove del canale di flusso.
la pendenza del versante è inferiore a quella, defi- Per quanto riguarda le caratteristiche cinemati-
nita critica, al di sotto della quale la resistenza do- che, è utile osservare che nelle fasi immediatamente
vuta all’attrito in condizioni di drenaggio libero do- successive all’innesco, il flusso di argilla può propa-
vrebbe essere teoricamente capace di arrestare il garsi con velocità massima dell’ordine di qualche
movimento (nello schema ben noto di pendio inde- decina di metri all’ora; successivamente, esso ral-
finito, superficie freatica al piano di campagna e lenta e tende a trasformarsi in uno scivolamento
moto dell’acqua parallelo allo stesso piano di cam- (nel senso geomorfologico del termine) caratteriz-
pagna, la pendenza critica è pari a circa la metà zato da un moto sostanzialmente rigido lungo una
dell’angolo di attrito del terreno). In quanto assimi- ora ben definita zona di taglio [PICARELLI, 2001]. In
labile ad un fluido, la colata non dovrebbe presen- questa fase, la frana viene ancora chiamata colata
tare una zona basale caratterizzata dalla concentra- più per la tipica forma allungata e lobata acquisita
zione di deformazioni di taglio, e tanto meno una nelle fasi precedenti, che per i caratteri attuali del
discontinuità (la superficie di rottura o di scivola- movimento. La sua velocità finale, anche molti de-
mento), perché incapace di esprimere una resi- cenni dopo l’innesco, è di pochi millimetri all’anno
stenza al taglio nel senso coulombiano. e viene spesso attribuita al creep.
Fino ad oggi questi fenomeni non sono stati stu- In conclusione, la colata nasce spesso come sci-
diati nel modo approfondito che meriterebbero, volamento dovuto alla rottura del pendio (fase 1),
probabilmente perché hanno un impatto rilevante subisce quindi una sorta di “passaggio di stato” che
solo in aree limitate di alcuni Paesi, spesso scientifi- la porta ad assumere le caratteristiche di un flusso
camente arretrati. In questo capitolo dedicato alle viscoso (fase 2), ed infine, attraverso un nuovo “pas-
colate di argilla faremo soprattutto riferimento alla saggio di stato”, torna ad assumere le caratteristiche
specifica esperienza dei ricercatori napoletani ma- di uno scivolamento (fase 3).
turata in indagini svolte nelle valli del F. Basento, Tramite pozzi che, occorre sottolineare, pos-
del T. Miscano e del F. Biferno, occupate da forma- sono essere scavati solo nelle fasi di forte rallenta-
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Fig. 1 – La colata di Brindisi di Montagna, nella valle del Basento [COTECCHIA et al., 1984].
Fig. 1 – The Brindisi di Montagna mudslide, Basento valley [COTECCHIA et al., 1984].
mento quando la frana ha ormai assunto le caratte-
ristiche di uno scivolamento lento (fase 3), alla base
della colata si può sempre riconoscere una zona di
taglio che raggiunge spessori fino ad 1 m e più [PI-
CARELLI, 1993; COMEGNA, 2005]. Si può comunque
ipotizzare che nella fase post-rottura (fase 2) una
ben definita zona di taglio non esista ovvero, e più
probabilmente, che durante il movimento essa
tenda continuamente a scomparire ed a riformarsi a a)
causa dell’intenso rimaneggiamento cui è sottopo-
sto il corpo di frana.
I fenomeni di alimentazione successivi alla for-
mazione della colata sono stati riprodotti in labora-
torio mediante un semplice modello fisico costituito
da un contenitore a parete mobile poggiato su di un
ripiano orizzontale, nel quale viene depositata ar-
gilla ricostituita ad un elevato contenuto d’acqua b)
[VALLEJO, 1984]. Il sollevamento parziale della pa-
rete mobile consente a parte dell’argilla, non più so-
stenuta lateralmente, di propagarsi al di là della pa-
rete stessa muovendosi su di un piano orizzontale e
dando così luogo alla formazione di un pendio (Fig.
2a). Successivi ripetuti sollevamenti della parete de-
terminano la mobilitazione di ulteriori quantità di
materiale che si propagano come vere e proprie
onde (surges) sul pendio precedentemente forma-
tosi ed oltre (Fig. 2b, c). Questo meccanismo de- c)
scrive molto bene la frequente presenza, sul mede- Fig. 2 – Modellazione fisica di una colata in argilla: a), b)
simo versante, di più lingue di colata generate da e c) fasi successive di propagazione di surges [VALLEJO,
frane originatesi in fasi successive nella zona di ali- 1984].
mentazione (Fig. 1). Non va comunque trascurato Fig. 2 – Physical modelling of a mudslide: a), b) and c)
che analoghi meccanismi di alimentazione possono propagation stages [VALLEJO, 1984].
verificarsi anche lungo i fianchi del canale di flusso
[v. ad es. D’ELIA e TanCREDI, 1979]. In tutti questi
casi il detrito che si propaga verso valle, veicolato del pendio che si mobilitava determinava il collasso
sotto forma di surges, è causa dell’alimentazione e di altre parti del versante [GUIDA et al., 1998]. In
dell’ispessimento del corpo principale, che subisce tempi successivi a quell’evento, il bordo sinistro del
un’ulteriore propagazione verso valle. canale di flusso è stato interessato da una frana la
La colata Covatta (valle del Biferno), che nel cui nicchia, a causa di distacchi di tipo retrogressivo,
1996 coinvolse un intero versante della lunghezza è andata risalendo lungo il versante in direzione
di 1.5 km circa cumulando in una notte un percorso obliqua rispetto al canale stesso formando così una
di più di cento metri (Fig. 3), fu il risultato di un nuova zona di alimentazione. Queste osservazioni
meccanismo di rottura a catena, in cui ogni parte suggeriscono che, almeno in alcuni casi, il canale di
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anche BRUNSDEN, 1984; PICARELLI, 1993). Spesso la
colata include una quantità non trascurabile di bloc-
chi e frammenti lapidei.
La zona basale di taglio che, è opportuno an-
cora una volta ricordare, può essere studiata solo
nelle fasi di forte rallentamento e che in quelle di
forte accelerazione potrebbe non esistere in forma
così ben definita, è costituita da argilla completa-
mente destrutturata ed ancora meno consistente, e
contiene solo pochi ed isolati litorelitti. Numerose
misure effettuate con il penetrometro tascabile sulle
pareti di alcuni pozzi scavati in colate presenti nella
valle del Basento [PICARELLI, 1993; GUERRIERO, 1995]
indicano una resistenza ancora più bassa che nel
corpo di colata al di sopra della stessa zona di taglio,
in coerenza coi valori del contenuto d’acqua misu-
rati nei medesimi punti in cui sono state effettuate
le prove (Fig. 4). Tale zona include discontinuità di
taglio minori (minor shears) ed una o più superfici di
scivolamento (Fig. 5a). Le foto al microscopio elet-
tronico mostrano che in prossimità delle disconti-
nuità di taglio le particelle argillose della matrice
Fig. 3 – Colata Covatta, valle del Biferno, nel 1996 (per
gentile concessione di V. Napoli).
Fig. 3 – The Covatta mudslide, Biferno valley, in 1996 (courtesy
of V. Napoli).
flusso non sia un elemento geomorfologico preesi-
stente, ma il risultato di un processo di approfondi-
mento della frana nel versante tramite un meccani-
smo intermittente di rottura ed eventualmente ero-
sione di tipo retrogressivo con periodi intermedi,
anche molto lunghi, di stabilità relativa.
Qualche commento merita la natura dei mate-
riali nei quali si generano tali colate, per lo meno
nel nostro Paese. In genere si tratta di terreni molto
Fig. 4 – Misure di contenuto d’acqua e di consistenza ef-
consistenti (argille fortemente sovraconsolidate, ar-
fettuate con penetrometro tascabile a cavallo della zona di
gilliti od argille marnose) che, una volta in frana, ac- taglio della colata di Masseria Marino, nella valle del
quisiscono le caratteristiche di una miscela com- Basento [GUERRIERO, 1995].
plessa costituita da una matrice argillosa destruttu- Fig. 4 – Water content and shear strength measurements made
rata ed ammorbidita e da frammenti di argilla dura, with a pocket penetrometer throughout the shear zone located at
argillite o marna, che S KEMPTON e H UTCHINSON the base of the Masseria Marino mudslide, Basento valley
[1969] opportunamente definiscono “litorelitti” (v. [GUERRIERO, 1995].
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Fig. 5 – Zone di taglio: a) colata di Brindisi di Montagna: si osservano alcune superfici minori di taglio lucide; b) foto al
microscopio elettronico eseguite nella colata di Masseria Marino che mostrano alcune superfici di taglio e la tessitura locale
del terreno [COMEGNA, 2005].
Fig. 5 – Shear zones: a) slickensides in the Brindisi di Montagna mudslide; b) minor shears and soil fabric shown by SEM photographs
taken in the Masseria Marino mudslide [COMEGNA, 2005].
sono ben orientate nella direzione del movimento bero ipotizzabili in base all’aspetto del materiale. Se
(Fig. 5b). però si misura il contenuto d’acqua della sola ma-
trice ottenuto eliminando i litorelitti (che presen-
tano un contenuto d’acqua molto prossimo a quello
2.2. Sperimentazione in laboratorio della formazione di base), l’indice di consistenza as-
sume valori minori, in un caso intorno a zero. Que-
La letteratura è molto povera di dati sul com-
sto dato mostra la forte influenza delle parti integre
portamento e le proprietà di terreni interessati da
della formazione originaria sul contenuto d’acqua
colate. Comunque, un paio di Tesi di Dottorato
globale, ed indica la bassa consistenza della matrice
svolte presso l’Università di Napoli Federico II e la
ammorbidita, suggerendo che è proprio quest’ul-
Seconda Università di Napoli contengono i risultati
tima a controllare i movimenti, per lo meno nelle
di ampie sperimentazioni di laboratorio, svolte su
alcune colate della valle del Basento, che consen- fasi in cui la frana assume le caratteristiche di un
tono di interpretare i dati riportati in precedenza e flusso.
suggeriscono ulteriori spunti di riflessione [GUER- Ulteriori interessanti elementi scaturiscono
RIERO, 1995; COMEGNA, 2005]. Pur non essendo pos- dall’analisi delle prove meccaniche. La Figura 6
sibile in questa sede entrare nel dettaglio di tali riassume i risultati di prove di compressione iso-
studi, appare opportuno soffermarsi brevemente su tropa e triassiale eseguite su campioni perfetta-
alcuni elementi. In particolare, le misure di conte- mente saturi prelevati da un fronte di scavo realiz-
nuto d’acqua forniscono una traccia per spiegare zato nella colata di Masseria Marino infiggendo i
un’apparente contraddizione esistente tra le carat- campionatori in direzione orizzontale, a profondità
teristiche fisiche dei terreni in colata ed i comporta- molto simili tra di loro (circa 2.5 m), sia nel corpo di
menti osservati. frana che nella zona di taglio [GUERRIERO, 1995; CO-
La tabella I riporta i valori del contenuto d’ac- MEGNA, 2005]. Essa dimostra come la dimensione
qua misurati sia sulla formazione in sede che su della Superficie di Stato Limite (SSL) varia notevol-
campioni di terreno prelevati dal corpo di quattro mente a seconda della zona di prelievo. In partico-
colate attive nella valle del Basento: tra l’altro, sono lare, la SSL della zona di taglio, oltre a confermare
state effettuate misure sia su litorelitti sia sulla ma- indirettamente tramite la sua forma l’anisotropia
trice privata dei litorelitti di dimensioni maggiori di del terreno già mostrata dalle foto SEM [v. anche
0.4 mm. Da tali misure è stato poi ricavato l’indice C OMEGNA e PICARELLI , 2008], indica chiaramente
di consistenza. La figura mostra che l’indice di con- come il campo tensionale entro il quale il materiale
sistenza determinato in base al valore globale del presenta un comportamento relativamente “rigido”
contenuto d’acqua è compreso fra circa 1 e 1.3. Si (per definizione, all’interno della SSL) sia molto
tratta di valori molto maggiori di quelli che sareb- contenuto. Inoltre, le misure di suzione effettuate
RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA
CONOSCERE PER PREVEDERE (DALL’EQUILIBRIO LIMITE ALLA MECCANICA DEI PENDII) 19
Tab. I – Contenuto d’acqua ed indice di consistenza di campioni prelevati da quattro colate nella valle del Basento [PICAREL-
LI, 1993].
Tab. I – Water content and consistency index of samples taken from four mudslides in the Basento valley [PICARELLI, 1993].
Brindisi di
Colata Masseria Marino Masseria De Nicola Acqua di Luca
Montagna
w (%) Ic w (%) Ic w (%) Ic w (%) Ic
Globale 30 1.02 20 1.29 22 1.09 23 1.26
Litorelitto 18 1.27 13 1.50 15 1.31 18 1.31
Matrice generale (media) 40 0.81 24 1.10 28 1.11 29 1.04
Matrice generale (massimo) 77 -0.01 36 0.69 47 0.24 33 0.90
Formazione 19 1.25 16 1.40 16 1.29 18 1.31
Fig. 6 – Superficie di Stato Limite di campioni di terreno Fig. 7 – Resistenza residua di un provino di argillite
prelevati dalla colata di Masseria Marino [COMEGNA et al., prelevato dalla colata di Masseria Marino [P ICARELLI ,
2004]. 1993].
Fig. 6 – Limit State Surface of samples taken from the Masseria Fig. 7 – Residual strength of a sample taken from the Masseria
Marino mudslide [COMEGNA et al., 2004]. Marino mudslide [PICARELLI, 1993].
col metodo proposto da BISHOP et al. [1975] suggeri- 1997]. Questo dato è confermato dalle misure della
scono che la tensione efficace media in sito, assunta resistenza residua il cui valore ottenuto su provini
pari proprio alla suzione, è prossima alla tensione indisturbati è in qualche caso molto maggiore di
isotropa di “snervamento” e che il terreno risulte- quello dei provini ricostituiti (Fig. 7).
rebbe quindi solo leggermente sovraconsolidato Tutti questi dati forniscono una oggettiva indi-
(OCR=1÷2). Il materiale di colata, pur risultando cazione dell’intensità e della rapidità dei processi di
“rigido” in un più ampio intervallo di tensioni, sem- deterioramento che si sviluppano nella fase che pre-
bra presentare un grado di sovraconsolidazione co- cede la rottura del versante o anche in quella fase
munque relativamente contenuto. Risultati simili post-rottura che porta alla formazione della colata
sono stati ottenuti anche sui terreni prelevati da (passaggio da scivolamento a colata, fase 2), e sug-
un’altra colata [GUERRIERO, 1995]. Tenendo conto geriscono il ruolo esercitato dalla matrice che sem-
della differenza tra contenuto globale d’acqua, che bra controllare il comportamento d’insieme.
influenza il comportamento dei provini, e conte- Questi rapidi processi di deterioramento meri-
nuto d’acqua della matrice, si può concludere che terebbero degli studi appropriati. È possibile che
quest’ultima è, di fatto, normalmente consolidata, essi siano di tipo meccanico e dipendano dai quei
per lo meno nella zona di taglio. fenomeni di rigonfiamento/dilatanza indotti dalle
I risultati delle prove di compressione triassiale riduzioni locali dello stato tensionale che si accom-
mostrano che il comportamento del terreno è so- pagnano alla rottura nella zona di ciglio (alimenta-
stanzialmente duttile e caratterizzato da un invi- zione) o dalle sollecitazioni deviatoriche che agi-
luppo di resistenza praticamente lineare [G UER- scono soprattutto nella zona di taglio (fasi 1-2). In
RIERO, 1995; CoMEGNA, 2005]. Il confronto dell’invi- particolare, a causa dei bassissimi stati tensionali lo-
luppo di resistenza a grandi deformazioni con la Li- cali agenti intorno alle fessure beanti od aperte pro-
nea di Stato Critico ottenuta su provini ricostituiti in prie del materiale, ed a quelle che si formano nella
laboratorio suggerisce una certa influenza dei lito- fase che precede ed accompagna la rottura, la varia-
relitti sull’angolo di attrito, specie nel corpo di co- zione dell’indice dei pori indotta dal rigonfiamento
lata al di sopra della zona di taglio [LEROUEIL et al., può risultare molto elevata, specie in terreni molto
OTTOBRE - DICEMBRE 2009
20 PICARELLI
Dunque, i fenomeni deformativi che accompa-
gnano il passaggio dalla fase 1 alla fase 2, e forse gli
stessi fenomeni preparatori della rottura (fase 1),
potrebbero indirettamente generare un rapido de-
terioramento dell’argilla dovuto al rigonfiamento
ed all’assorbimento delle acque superficiali di piog-
gia tipicamente molto povere di sali [PICARELLI e DI
MAIO, 2009].
2.3. Il monitoraggio
Il monitoraggio ha un ruolo fondamentale per
l’interpretazione dei meccanismi delle colate di ar-
gilla. Poiché la velocità che queste possono raggiun-
gere è tale da distruggere rapidamente ogni stru-
mento installato nel corpo di frana, in genere esso
può svolgere una utile funzione solo quando l’atti-
vità della frana è relativamente modesta (fase 3). Il
modello che se ne può trarre riguarda dunque prin-
cipalmente le fasi di minore attività e, come si vedrà,
Fig. 8 – Prove di compressione edometrica sulle argilliti di non è detto che possa essere estrapolato a quelle di
Masseria Marino [DI MAIO e ONORATI, 2000a]. maggiore attività.
Fig. 8 – One dinensional compression test on soil samples taken La figura 9 mostra l’evoluzione della velocità
from the Masseria Marino mudslide [DI MAIO and ONORATI, media di tre colate nella valle del Basento, ottenuta
200a]. tramite interpretazione di foto aeree, rilievi sul ter-
reno e misure dirette, in un periodo di circa cin-
quant’anni. Essa mostra che queste frane possono
plastici come le argille a scaglie di origine marina essere attive per tempi estremamente lunghi e che,
presenti nella valle del Basento ed in gran parte periodicamente, subiscono delle brusche accelera-
dell’Italia meridionale [BILOTTA et al., 1985; CICO- zioni seguite da un progressivo rallentamento.
LELLA e PicARELLI, 1990]. Sebbene la figura riporti velocità massime
A questi processi meccanici di deformazione vo- dell’ordine di qualche decimetro/giorno, va rimar-
lumetrica potrebbero aggiungersi più complessi fe- cato che le colate di argilla possono raggiungere
nomeni di carattere fisico-chimico indotti dall’infil- picchi di decine di metri/ora. Valori di questo or-
trazione. Studi condotti dal gruppo di ricercatori dine di grandezza sono stati segnalati per la frana
dell’Università della Basilicata guidato da Catia Di Covatta [PICARELLI e NAPOLI, 2003], valle del Biferno,
Maio hanno infatti evidenziato l’influenza dei feno- nella fase seguente il collasso (1996), e per la frana
meni osmotici indotti dal contatto con acqua distil- del Tessina [PASUTO e SILVANO, 2008]. Tali fasi di ac-
celerazione sono in genere dovute alla riattivazione
lata sul comportamento di argille plastiche di ori-
dell’alimentazione nella zona della scarpata princi-
gine marina.
pale, ed a volte lungo le scarpate laterali del canale
La figura 8 mostra chiaramente l’influenza di
di flusso, a causa di eventi pluviometrici particolar-
tali fenomeni proprio sull’argillite di Masseria Ma-
mente intensi o di azioni sismiche.
rino (v. Figg. 5b, 6) attraverso il confronto del com-
Per quanto riguarda la distribuzione degli spo-
portamento di due provini indisturbati dello stesso stamenti e dei livelli piezometrici nel corpo di frana,
materiale soggetti ad una prova di compressione dati molto utili provengono ancora dal monitorag-
edometrica in cui sono posti a contatto con una so- gio della colata di Masseria Marino che è stata te-
luzione 1M di cloruro di sodio o di acqua distillata. nuta sotto controllo per un periodo di circa dieci
Mentre nella fase di compressione (in cui il mate- anni, sia pure con interruzioni dovute alla perdita e
riale sostanzialmente espelle acqua) essi presentano successiva sostituzione di strumenti [PELLEGRINO et
deformazioni molto simili, nella fase di scarico il al., 2000].
provino a contatto con acqua distillata presenta un La figura 10 mostra l’andamento degli sposta-
rigonfiamento molto maggiore che, come è stato menti superficiali di diversi punti del corpo di
mostrato in altri lavori discussi successivamente [DI frana ottenuti mediante misure inclinometriche e
MAIO e FENELLI, 1994; DI MAIO e ONORATI, 2000b], topografiche (1991-1993). Nella stessa figura sono
può essere causa di significative variazioni del com- indicati i livelli piezometrici misurati tramite pie-
portamento meccanico dell’argilla. zometri Casagrande ubicati nella medesima zona
RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICA
CONOSCERE PER PREVEDERE (DALL’EQUILIBRIO LIMITE ALLA MECCANICA DEI PENDII) 21 Fig. 9 – Velocità di tre colate nella valle del Basento [PICARELLI et al., 2005]. Fig. 9 – Displacement rate of three mudslides in the Basento valley [PICARELLI et al., 2005]. Fig. 10 – Spostamenti orizzontali e livelli piezometrici misurati nella colata di Masseria Marino nel periodo 1991÷1993 [GIUSTI et al., 1996]: planimetria e misure topografiche degli spostamenti superficiali tra l’ottobre 1991 e il marzo 1992; livelli piezometrici tra il giugno 1991 e il dicembre 1993; evoluzione degli spostamenti orizzontali misurati nello stesso pe- riodo tramite inclinometri. Fig. 10 – Horizontal displacements and piezometric levels measured in the Masseria Marino mudslide between 1991 and 1993 [GIUSTI et al., 1996]: plan and topographic readings of horizontal displacements between October, 1991, and March, 1992; piezometric levels measured between June, 1991, and December, 1993; horizontal displacements measured in the same period in through inclinometer tubes. dove sono stati rilevati gli spostamenti. I dati rac- tiva, corrispondente alla parte inferiore della frana colti evidenziano alcuni aspetti importanti del fino all’accumulo principale. L’analisi degli sposta- comportamento della frana. Il primo riguarda menti dimostra inoltre che questi tendono a pro- l’entità degli spostamenti, che varia notevolmente pagarsi in modo relativamente rapido da monte da punto a punto: è anzi possibile individuare chia- verso valle [PICARELLI et al., 1995]. Va comunque os- ramente una zona molto attiva, compresa fra la servato che in altri momenti la zona più attiva cor- scarpata principale (zona di alimentazione) e l’im- risponde ad altre parti del corpo di frana [IACCA- boccatura del canale di flusso, e una zona poco at- RINO et al., 1995]. OTTOBRE - DICEMBRE 2009
22 PICARELLI
Il secondo importante aspetto evidenziato dal
monitoraggio riguarda i livelli piezometrici, che
presentano forti oscillazioni temporali: nella fase di
maggiore attività (intorno alla fine del 1991),
quando alcuni tubi inclinometrici andarono fuori
uso, essi superarono chiaramente il piano di campa-
gna, ma non fu possibile individuarne il valore mas-
simo per i limiti della strumentazione (l’acqua fuo-
riusciva dai tubicini). Pochi anni prima, nella zona
di accumulo della colata di Brindisi di Montagna
ubicata nella stessa valle del Basento, erano stati in-
dividuati livelli piezometrici fino ad una quota di al-
meno 20 cm al di sopra del piano di campagna, an-
cora una volta corrispondente all’estremità supe-
riore dei tubicini piezometrici [PICARELLI, 1988].
Se ora si esaminano i profili di spostamento
nello stesso periodo (Fig. 11), e questo è il terzo
punto di interesse, si osserva che nella zona attiva
essi evidenziano elevate deformazioni di taglio in- Fig. 11 – Profili di spostamento misurati nella colata di
terne, mentre nella zona meno attiva ubicata più a Masseria Marino fra il 3 dicembre 1992 e il 21 gennaio
valle denotano un comportamento molto più “ri- 1993 [GIUSTI et al., 1996].
Fig. 11 – Displacement profiles in the Masseria Marino mudslide
gido” della frana. È importante sottolineare che tali
between December, 3, 1992, and January, 21, 1993 [GIUSTI et
dati riguardano fasi in cui la velocità risultò di pochi al., 1996].
cm/mese, ben al di sotto del picco di 18 m/mese mi-
surato a Brindisi di Montagna [C OTECCHIA et al.,
1984] e dei valori ancora più elevati registrati in al- piezometro a corda vibrante installato alla base
tre colate. Sebbene non si disponga di dati speri- della frana ad una profondità di circa 3 m dal piano
mentali, i comportamenti mostrati dalla figura 11 di campagna (Fig. 12). Le misure riguardano il pe-
dovrebbero essere più evidenti nelle fasi di massima riodo tra il 1996 ed il 1998 e mostrano ancora una
velocità in cui il movimento viene assimilato a volta una chiara relazione tra pressioni neutre ed
quello di un fluido viscoso. accelerazioni, queste ultime misurate in modo auto-
Per approfondire ulteriormente le cause di que- matico utilizzando un inclinometro fisso. Per il tipo
sti fenomeni, ed in particolare del regime delle di strumento adoperato, in questo caso fu possibile
pressioni neutre, risultano particolarmente utili i ri- misurare il reale livello piezometrico che raggiunse
sultati delle misure effettuate alcuni anni dopo nella una quota di circa 3 m al di sopra del piano di cam-
stessa colata [PELLEGRINO et al., 2004] utilizzando un pagna, corrispondente ad una colonna d’acqua di
Fig. 12 – Misure automatiche di spostamenti superficiali e di pressioni neutre alla base della colata di Masseria Marino
[PELLEGRINO et al., 2004].
Fig. 12 – Automatic readings of horizontal displacements and pore pressures at the base of the Masseria Marino mudslide, Basento valley
[PELLEGRINO et al., 2004].
RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICACONOSCERE PER PREVEDERE (DALL’EQUILIBRIO LIMITE ALLA MECCANICA DEI PENDII) 23
2.4. Ipotesi sulla meccanica delle colate di argilla
La grande quantità di osservazioni e di dati rac-
colti nella valle del Basento ed in altri siti, maturata
anche alla luce di esperienze condotte da altri
gruppi italiani (v. ad es. D’ELIA, 1979) e nel Regno
Unito (es. HUTCHINSON e BANDHARI, 1971), consente
di elaborare delle ipotesi razionali sulla meccanica
delle colate di argilla. Gli aspetti di maggior rilievo
che emergono dall’esperienza sono la rapida ed in-
tensa degradazione fisico-meccanica dei terreni e il
ruolo fondamentale esercitato dal regime delle
pressioni neutre.
I terreni in colata sono costituiti da una matrice
degradata satura, in sostanza normalmente consoli-
data, che include elementi ancora integri della for-
mazione originaria. In tutte le fasi di intensa attività
tali terreni sono soggetti ad un campo di sovrapres-
sioni neutre positive e ad uno stato tensionale me-
dio efficace assai ridotto. Poiché i dati raccolti in sito
riguardano solo fasi in cui il movimento è comun-
Fig. 13 – Colata nella valle del T. Miscano: piogge, li- que relativamente lento, appare del tutto lecito sup-
velli piezometrici e spostamenti del piano di campagna porre che i meccanismi di flusso rapido che caratte-
[PICARELLI et al., 1999].
rizzano le fasi di innesco o di forte accelerazione av-
Fig. 13 – Miscano valley mudslide: rainfalls, piezometric levels
vengano a volume costante (condizioni non dre-
and horizontal displacements [PICARELLI et al., 1999].
nate) e che le pressioni neutre tendano ad ugua-
gliare le tensioni totali causando il crollo della
resistenza al taglio e quel fenomeno che è stato in-
circa 6 m al di sopra del punto di misura. Questo
dividuato come “trasformazione di fase”: potrebbe
dato ovviamente suggerisce un valore estrema-
dunque instaurarsi una condizione di instabilità ca-
mente basso della tensione efficace media. ratterizzato da forze attive (driving forces) maggiori
Ancora una volta è importante sottolineare che di quelle resistenti (resisting forces) che determinano
tali osservazioni riguardano fasi in cui la frana ha il passaggio della frana da una condizione di equili-
presentato velocità non superiori a qualche cm/ brio statico ad una condizione di equilibrio dina-
mese. mico. In tali condizioni le velocità raggiunte, co-
Escursioni così accentuate delle pressioni neutre munque piuttosto contenute tenuto conto dell’en-
non sembrano verificarsi nelle fasi evolutive mature tità delle azioni instabilizzanti (cfr. con il caso suc-
della frana, quando l’alimentazione si è esaurita e le cessivo delle colate di fango), sono evidentemente
velocità assumono valori ancora minori e progressi- controllate dalla notevole capacità dell’argilla di
vamente decrescenti. La figura 13 riporta le altezze dissipare l’energia posseduta dalla frana.
di pioggia, le pressioni neutre e gli spostamenti mi- Questi meccanismi sembrano riguardare sia le
surati tramite sonda inclinometrica in una colata colate di neoformazione sia quelle parti di grandi
ubicata nella valle del T. Miscano, soggetta a movi- corpi attivi di colata in regime di movimento lento
menti di qualche cm/anno. La dipendenza degli che subiscono processi locali di riattivazione a causa
spostamenti dal regime di pressioni neutre è scon- dell’alimentazione prodotta dall’accumulo di de-
trito al piede delle zone di alimentazione ovvero
tata, ma i livelli piezometrici, sempre piuttosto ele-
della formazione e sviluppo, nel medesimo bacino,
vati, restano comunque sempre al di sotto del piano
di frane di minori dimensioni (surges) capaci di per-
di campagna. Tale regime di spostamenti consente
correre il corpo principale di colata. In casi speciali
la gestione di un metanodotto che attraversa longi- (si può citare ad esempio la colata Covatta, ma in
tudinalmente il pendio all’interno della colata [PICA- questi ultimi anni le cronache hanno citato altri casi
RELLI e RUSSO, 2004]. notevoli) questi fenomeni locali possono causare la
Numerosi altri dati ottenuti tramite monitorag- mobilitazione dell’intero corpo di frana preesistente
gio di una serie di colate investigate negli anni ’90 dando luogo ad un movimento catastrofico capace
ed in questo decennio forniscono elementi del tutto di coinvolgere volumi di milioni di metri cubici. Può
congruenti con il quadro ora descritto [v. ad esem- essere quindi opportuno distinguere tra colate di
pio PELLEGRINO et al., 2004; PICARELLI et al., 2005]. neoformazione, spesso di dimensioni relativamente
OTTOBRE - DICEMBRE 200924 PICARELLI
Fig. 14 – Colata provocata dal collasso di un pendio ripido (a); b), c), d) schema meccanico.
Fig. 14 – Mudslide triggered by the collapse of a steep slope (a); b), c), d) mechanical scheme.
limitate, e colate riattivate, a volte di dimensioni sovrapressioni neutre tale da provocare uno squili-
considerevoli. brio temporaneo tra azioni instabilizzanti (le solleci-
Con specifico riferimento alle colate di neofor- tazioni trasmesse da monte, tendenzialmente paral-
mazione, PELLEGRINO et al. [2004] hanno ipotizzato lele al pendio) ed azioni resistenti (le forze di taglio
due meccanismi distinti, riferiti rispettivamente al agenti alla base del corpo di frana, dipendenti dal
caso di pendio “ripido” e di pendio “dolce”, regime delle pressioni neutre). Questo appare più
nell’ipotesi di terreno sostanzialmente saturo e probabile laddove la mobilità della parte anteriore
privo di coesione. In entrambi i casi si assume che il della frana è minore di quella posteriore, ad esem-
movimento nasca come scivolamento e, solo dopo, pio a causa della morfologia del versante, determi-
si trasformi in colata. nando così la nascita di sforzi di compressione: la
Nel caso di pendio ripido (Fig. 14), il peso del frana tende dunque a muoversi secondo un mecca-
corpo di frana che si deposita alla base del pendio a nismo “a trazione posteriore”.
seguito della rottura tende a scaricarsi integral-
In entrambi i casi dunque, la trasformazione di
mente sull’acqua contenuta nei pori, così come in
un frana per scivolamento in una colata è dovuta al
tutti i processi di sedimentazione rapida di mate-
passaggio da una fase di equilibrio statico ad una
riale a grana fina. Se l’area di deposito è anche solo
fase di equilibrio dinamico associata alla genera-
debolmente inclinata, il corpo di frana può venirsi a
trovare in una condizione di equilibrio instabile ed zione di sovrapressioni neutre positive determinate
essere quindi soggetto a movimenti relativamente dalla redistribuzione dello stato di sforzo interno.
rapidi. Si tratta, in fondo, dello stesso tipo di movi- Tale processo non richiede necessariamente che il
mento che caratterizza le malte molto fluide quando materiale presenti un comportamento instabile (fra-
vengono depositate su di una superficie suborizzon- gile). Per conseguenza, la frana tende ad accelerare
tale (prova di slump), e somiglia sostanzialmente a assumendo le caratteristiche di un “flusso viscoso”
quello già mostrato in figura 2. per le diffuse deformazioni di taglio che la caratte-
Anche nel caso di pendio dolce, ogni meccani- rizzano. Uno stato di intensa degradazione del ter-
smo di rottura di tipo traslativo che comporti la tra- reno è comunque una precondizione importante, in
smissione di uno sforzo di compressione da monte quanto governa la generazione delle elevate sovra-
verso valle (Fig. 15) può generare un campo di pressioni neutre.
Fig. 15 – Colata lungo un pendio dolce (a); b), c), d) schema meccanico.
Fig. 15 – Mudslide triggered by the collapse of a gentle slope (a); b), c), d) mechanical scheme.
RIVISTA ITALIANA DI GEOTECNICACONOSCERE PER PREVEDERE (DALL’EQUILIBRIO LIMITE ALLA MECCANICA DEI PENDII) 25
Fig. 16 – Effetti destabilizzanti di un surge in movimento su di un pendio marginalmente stabile [BERTOLINI e PIZZIOLO, 2008].
Fig. 16 – Local instability processes triggered by a surge moving over a marginally stable slope [BERTOLINI and PIZZIOLO, 2008].
Nel caso di grandi colate attive, un meccanismo
di instabilità globale appare in genere poco proba-
bile per le dimensioni della frana, che è spesso il ri-
sultato di complessi e ripetuti fenomeni di collasso
del versante, e la resistenza complessiva che essa
può dunque sviluppare. In alcuni casi fenomeni me-
teorici molto intensi o azioni sismiche sono in grado
di determinare meccanismi di collasso a catena ca-
paci di riattivare l’intero corpo di frana, anche
quando questo presenti notevoli dimensioni. Que-
sto è certamente il caso delle colate indotte dal ter-
remoto del 1980 in Irpinia e della colata Covatta
(Fig. 3).
HUTCHINSON e B ANDHARI [1971] suggeriscono
come causa di riattivazione locale di colate preesi-
stenti un meccanismo di undrained loading provocato
dall’accumulo rapido di detrito nell’area di alimen-
tazione. Si è d’altro canto osservato che anche feno-
meni locali di rottura innescati sui contorni del ba-
cino possono dare luogo a frane indipendenti (sur-
ges, Fig. 1) che, muovendosi sul corpo principale di
colata, sono capaci di mobilitare parti anche signifi-
cative di quest’ultima. Questo stesso meccanismo è
stato riconosciuto in vari siti anche da chi scrive che Fig. 17 – Profili di spostamento della colata della valle del
T. Miscano [PICARELLI et al., 1999].
ne condivide la fondamentale importanza [P ICA -
Fig. 17 – Displacement profiles of the Miscano valley mudslide
RELLI, 2001]. La figura 16 mostra chiaramente gli ef-
[PICARELLI et al., 1999].
fetti destabilizzanti di un surge che si muove su di un
pendio in condizioni di stabilità precaria.
La figura 17, che riporta alcuni profili di sposta- mento dei due corpi di frana che risponde qualitati-
mento della colata del T. Miscano [PICARELLI et al., vamente a quanto discusso in precedenza. La pre-
1999], mostra il movimento residuale di un surge at- senza di più zone di rottura sulla medesima verticale
tivo su di un corpo di colata preesistente anch’essa è stata spesso riconosciuta proprio come effetto
in movimento. È ben evidente il diverso comporta- dell’accumulo di lingue di argilla che, muovendosi
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