Analisi e messa in sicurezza da caduta massi di un costone roccioso tramite GeoStru Georock 2D

Il presente articolo, riporta l’analisi di caduta massi e la relativa progettazione di barriere paramassi tramite il software GeoStru Caduta Massi 2D – Georock 2D, relativa al progetto esecutivo, per la definizione ed il proporzionamento degli interventi di “Messa in sicurezza del territorio a rischio idrologico-risanamento costone roccioso strada Santa Lucia Fontana delle Vigne”, come da determina dell’Amministrazione Comunale di Santomenna (SA).

Inquadramento territoriale

Il luogo oggetto dell’intervento di messa in sicurezza da caduta massi, ricade nel comune di Santomenna, in provincia di Salerno. lungo la strada Santa Lucia Fontana delle Vigne.

Inquadramento geologico

Il fianco tirrenico dell’Appennino campano – lucano, in seguito alle distensioni indotte dalla attività tettonica plio – quaternaria, è caratterizzato dai cosiddetti graben peritirrenici, i quali ospitano le più grandi pianure costiere (ad esempio quelle del Garigliano, della Piana Campana e del Sele) e i maggiori golfi strutturali (Golfi di Gaeta, Napoli, Salerno e Policastro) in cui sono ribassati di migliaia di metri sotto il livello del mare ampi settori interni dell’edificio a falde, costruitosi con le precedenti fasi compressive mio – plioceniche

Il graben peritirrenico della Piana del Sele – Golfo di Salerno occupa un’area di cerniera tra la catena sud – appenninica ed il bacino Tirrenico, il cui assetto strutturale si è determinato in seguito all’evoluzione geodinamica del sistema bacino di retroarco – catena appenninica – sistema di avanfossa durante il Neogene Sup. – Quaternario.
Il territorio di Santomenna è ubicato in un particolare areale geologico, grande alcuni chilometri, che si estende dal Comune di Laviano fino al Comune di Sella di Conza; tale ambito geo – strutturale ha rivestito un ruolo importante nell’evoluzione neotettonica dell’area, infatti ha rappresentato il confine tra la parte occidentale della catena appenninica, che ha avuto un sollevamento ed un assestamento piuttosto precoce, e quella centro – orientale i cui i sollevamenti sono stati più tardivi.
Nello specifico, le formazioni affioranti sul territorio comunale di Santomenna sono le seguenti:

• Unità Lagonegresi, che rappresentano le unità geometricamente poste più in basso nella successione ed affioranti nella zona a Nord di Caviello e M. Salursi. Sono costituite da una facies inferiore, composta da livelli calcarenitici e marne, di età compresa tra il Cretaceo Superiore e l’Oligocene, ascrivibile al membro calcareo del Flysch Rosso, affiorante in particolare lungo la dorsale Cresta della Casina – M. Petrella- M. Castelluccio – Coste dal S. Abetino; la facies superiore invece risulta composta da marne, argille ed arenarie quarzose, di età compresa tra l’Oligocene ed il Miocene Inferiore e riferibile al membro marnoso – argilloso del Flysch Rosso (marne ed argille) ed al Flysch Numidico (arenarie quarzose ed argille), affioranti tra la dorsale prima descritta e la dorsale Caviello – M. Salursi, nelle località Aulecina e Piano Ortolano. I terreni delle Unità Lagonegresi formano una anticlinale e immergono verso Sud al di sotto delle rocce carbonatiche, che costituiscono la dorsale individuabile da Sorgente Pietra della Grotta, Castelnuovo di Conza, Fontana dell’Arciprete, M. ti Salursi e Calviello.
• Unità della Piattaforma Campano – Lucana: sono costituite da rocce carbonatiche affioranti nei rilievi sopra descritti. Si possono distinguere tre formazioni principali: quella inferiore rappresentata da dolomie molto tettonizzate, con spessore variabile da pochi metri a diverse decine di metri, affiorante prevalentemente nella zona di Fontana dell’Arciprete ed in misura minore sul versante meridionale di Calviello; la parte centrale si rinviene fino a M. Salursi ed è formata da calcareniti e conglomerati calcarei poco cementati con spessori variabili da 2,0 m a poche decine di metri, di età compresa tra il Cretacico e l’Oligocene; la formazione superiore infine affiora in località S. Lucia, Calviello e sul versante meridionale del M. Salursi ed è costituita da marne calcaree dello spessore variabile da pochi metri a circa 15 – 20 metri e da argille e quarzoareniti dello spessore di pochi metri, ed ha un’età compresa tra l’Aquitaniano ed il Langhiano. Nelle zone strutturalmente depresse, comprese tra la sorgente Pietra la Grotta e Castelnuovo di Conza e tra il rilievo S.Lucia – Calviello – M. Salursi ed il rilievo Ripe di Santomenna – Costa Correggio, al di sopra dei terreni carbonatici, si si rinvengono depositi prevalentemente argillosi ed arenacei, riferibili alla copertura flyschoide della Piattaforma Campano – Lucana, di età compresa tra il Langhiano Inferiore e Superiore, con spessori variabili da pochi m a circa 50 m. Nella depressione su cui si trova la parte bassa dell’abitato di Santomenna ed il Convento, al di sopra dei terreni argillosi, poggiano i depositi quaternari costituiti da detriti calcarei, anche di grosse dimensioni, immersi in un’abbondante matrice argilloso – siltosa, aventi uno spessori variabili da pochi metri a qualche decina di metri .

Piano stralcio per l’assetto idrogeologico (PAI)

Il Piano per l’Assetto Idrogeologico dell’Autorità di Bacino Interregionale del Fiume Sele in cui rientra il Comune di Santomenna costituisce Piano Stralcio del Piano di Bacino, ai sensi della vigente normativa in materia di difesa del suolo, ed ha valore di Piano territoriale di settore.

Il Piano Stralcio per l’assetto idrogeologico dell’Autorità di Bacino Interregionale del Fiume Sele individua le aree a rischio idrogeologico molto elevato, medio e moderato, ne determina la perimetrazione, stabilisce le relative norme tecniche di attuazione; in tutte le aree perimetrale con situazioni di rischio o di pericolo di frana e quindi caduta massi.

Metodologie di rilievo ed elaborazione dei dati raccolti

L’intervento di rilievo è stato progettato per ottenere un modello tridimensionale, da utilizzare poi per l’analisi di caduta massi, di tutta l’area oggetto di studio rappresentata da curve di livello 3D e piano quotato sul quale riportare ogni indicazione relativa allo stato di fatto.
Il rilievo, in particolare, è stato eseguito con metodologia APR (Aeromobile a pilotaggio remoto) cioè velivoli senza presenza umana a bordo, pilotati da remoto da una stazione a terra, per l’acquisizione di strisciate fotografiche con camera ad alta risoluzione e di cui si esporrà di seguito.

Ispezioni, rilievi geologici e geomeccanici

La seconda fase di acquisizione dati ha riguardato l’esecuzione di rilevamenti geologici, delle ispezioni e dei rilievi geomeccanici, eseguiti direttamente sui fronti rocciosi attraverso la coordinazione di squadre composte da geologi rocciatori certificati e geologi a terra, in costante collegamento radio. I rilevamenti hanno riguardato le porzioni rocciose affioranti e sono stati finalizzati alla definizione dell’assetto geologico delle porzioni corticali dell’ammasso roccioso. I rilievi condotti hanno interessato l’intero sviluppo del versante oggetto d’intervento contro la caduta massi.

Modellazione geotecnica del pendio ai sensi delle NTC 2018

Lo studio della stabilità dei pendii naturali richiede osservazioni e rilievi di superficie, raccolta di notizie storiche sull’evoluzione dello stato del pendio e su eventuali danni subiti dalle strutture o infrastrutture esistenti, la constatazione di movimenti eventualmente in atto e dei loro caratteri geometrici e cinematici, la raccolta dei dati sulle precipitazioni meteoriche, sui caratteri idrogeologici della zona e sui precedenti interventi di consolidamento. Le verifiche di sicurezza, anche in relazione alle opere da eseguire, devono essere basate su dati acquisiti con specifiche indagini geotecniche.

Tenendo conto del modello geologico ed evolutivo del versante, devono essere programmate specifiche indagini per la caratterizzazione geotecnica dei terreni e dell’ammasso roccioso, finalizzate alla definizione del modello geotecnico sulla base del quale effettuare lo studio delle condizioni di stabilità nonché il progetto di eventuali interventi di stabilizzazione. Le indagini devono effettuarsi secondo i seguenti criteri:

• La superficie del pendio deve essere definita attraverso un rilievo plano-altimetrico in scala adeguata ed esteso ad una zona sufficientemente ampia a monte e valle del pendio stesso;
• lo studio geotecnico deve definire la successione stratigrafica e le caratteristiche fisico-meccaniche dei terreni e degli ammassi rocciosi, l’entità e la distribuzione delle pressioni interstiziali nel terreno e nelle discontinuità, degli eventuali spostamenti plano-altimetrici di punti in superficie e in profondità.

La scelta delle tipologie di indagini e misura, dell’ubicazione del numero di verticali da esplorare, della posizione e del numero dei campioni di terreno da prelevare e sottoporre a prove di laboratorio dipende dall’estensione dell’area, dalla disponibilità di informazioni provenienti da precedenti indagini e dalla complessità delle condizioni idrogeologiche e stratigrafiche del sito in esame. Il numero minimo di verticali di indagine e misura deve essere tale da permettere una descrizione accurata della successione stratigrafica dei terreni interessati da cinematismi di collasso effettivi e potenziali e, in caso di pendii in frana, deve consentire di accertare forma e posizione della superficie o delle superfici di scorrimento esistenti e definire i caratteri cinematici della frana.

La profondità e l’estensione delle indagini devono essere fissate in relazione alle caratteristiche geometriche del pendio, ai risultati dei rilievi di superficie nonché alla più probabile posizione della eventuale superficie di scorrimento. Tutti gli elementi raccolti devono permettere la definizione di un modello geotecnico di sottosuolo che tenga conto della complessità della situazione stratigrafica e geotecnica, della presenza di discontinuità e dell’evidenza di movimenti pregressi e al quale fare riferimento per le verifiche di stabilità e per il progetto degli eventuali interventi di stabilizzazione per fronteggiare l’evento di caduta massi.

Modello geotecnico del sottosuolo

Per la caratterizzazione geotecnica del substrato roccioso si è fatto riferimento alle risultanze del rilievo geologico strutturale eseguito nell’area attraverso l’analisi del quadro fessurativo locale, confrontando i risultati ottenuti con quelli presenti nella letteratura scientifica.
In particolare fase di acquisizione dati ha riguardato l’esecuzione di rilevamenti geologici, delle ispezioni e dei rilievi geomeccanici, eseguiti direttamente sui fronti rocciosi attraverso la coordinazione di squadre composte da geologi rocciatori certificati e geologi a terra, in costante collegamento radio.

Le stazioni geomeccaniche (N°3 STAZIONI GEOMECCANICHE DENOMINATE RISPETTIVAMENTE S1,S2 E S3) sono state realizzate secondo le procedure proposte dall’International Society for Rock Mechanics (ISRM). Sulla base dei dati raccolti è stato possibile definire la qualità dell’ammasso roccioso, l’indice di classificazione, il Rock Mass Rating (RMR) di Beniawski (Beniawski, 1989) e lo Slope Mass Rating (SMR) di Romana (Romana, 1985) e il Geological Strenght Index (GSI) di Hoek (Hoek e Marinos 2000), ricavare alcuni parametri geomeccanici significativi, individuare i possibili cinematismi. La metodologia di esecuzione della stazione geomeccanica è consistita nell’esecuzione di due scanlines ortogonali (orizzontale e verticale) di lunghezza compresa tra 5 e 10 metri, lungo le quali sono stati acquisiti i dati secondo le procedure proposte dall’International Society for Rock Mechanics (ISRM). Sono stati raccolti dati per un numero consistente di discontinuità per ogni stazione geomeccanica. È stata utilizzata a tal scopo una scheda di raccolta dati riportata in figura di seguito:

Di seguito in figura si riporta uno stralcio planimetrico dell’area oggetto di ispezioni e rilievi geostrutturali con l’ubicazione delle stazioni geomeccaniche e dei blocchi removibili potenzialmente instabili.

Per il sito in esame sono state eseguite n°3 STAZIONI GEOMECCANICHE

I risultati della classificazione geomeccanica dell’ammasso roccioso sono riassunti nella tabella successiva, con indicazione dell’indice RMRb (Beniawski, 1989), l’indice SMRcorretto, la classe dell’ammasso roccioso e la descrizione.

Per la caratterizzazione sismica del sito sono state utilizzate le Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC) D.M. del 17 gennaio 2018.
All’ammasso roccioso è stato attribuito un profilo stratigrafico di tipo B (“ammassi rocciosi affioranti o terreni molto rigidi)”, il pendio avendo una pendenza sicuramente maggiore di 15° è stato classificato come T2.

Descrizione degli interventi da realizzare

L’obiettivo cardine che il progetto si pone è quello di mitigare il rischio idrogeologico incombente sulle aree oggetto d’intervento, ponendo in essere interventi di ingegneria geotecnica di “difesa attiva e passiva”, per fronteggiare l’evento di caduta massi.

Alla luce di quanto detto, in questa fase sono stati individuati una serie di interventi di difesa idrogeologica finalizzati a mitigare le condizioni di pericolosità indro-geomorfologica intrinseca del versante oggetto di intervento:

• 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 e frantumazione);
• rafforzamento corticale della fascia di roccia fratturata con teli di rete armati e rinforzati, ancorate alla roccia integra mediante barre di acciaio opportunamente protette dalla corrosione. La rete metallica, in rotoli di larghezza pari a 3.0 m, è tessuta con l’inserimento, direttamente in produzione, di funi di acciaio con anima metallica con grado non inferiore a 1770 N/mm2 (UNI EN 12385-2) aventi un diametro pari a 6 mm, con carico di rottura minimo pari a 22.7 kN (UNI EN 12385-4), galvanizzate con lega di Zinco – 5% Alluminio in Classe A in conformità a UNI EN 10244-2; oltre a tale trattamento le funi saranno ricoperte da un rivestimento di materiale polimerico che dovrà avere uno spessore nominale pari a 1.0 mm.
  • Il sistema di protezione corticale sarà poi rinforzato attraverso funi ∅12 ancorate mediante tiranti passivi di lunghezza 3 mt, disposti ad interasse 3×3, costituiti da barre B450C ∅28 inghisate in perfori ∅43 mediante boiacca di cemento additivata antiritiro.
• Messa in opera di nuovi interventi di difesa passiva (barriera paramassi ad elevato assorbimento di energia 1000 kJ), posizionata lungo il pendio roccioso oggetto di intervento, sempre in relazione ai risultati delle elaborazioni delle probabili traiettorie descritte dai massi in caduta;
• Installazione di una barriera paramassi flessibile senza controventi di monte capace di assorbire un urto di progetto pari a 100 kj (MEL), CLASSE ENERGETICA 0.

A questi interventi da realizzarsi sui versanti incombenti sulla strada Santa Lucia Fontana delle Vigne, verranno affiancati altri interventi da realizzarsi nella zona di competenza dell’infrastruttura viaria.

Simulazione dei probabili scendimenti dei massi in caduta con il software GeoStru Caduta massi 2D – Georock 2D

Per la simulazione della caduta massi, relativo al progetto, sono state verificate due sezioni nella situazione ante-operam e post-operam, quest’ultima condizione inserendo le barriere oggetto di intervento.

Di seguito sono riportate le caratteristiche dei materiali inseriti nel software. Per il caso in esame entrambe le sezioni sono caratterizzate dalla presenza di Roccia carbonatica alterata per tutto il loro sviluppo.

Elenco materiali

Scenario caduta massi ante operam sezione 1

Caratteristiche del blocco

Elaborazioni statistiche

Scenario caduta massi post operam sezione 1

Caratteristiche del blocco

Tipologie barriere definite

Elaborazioni statistiche

Scenario caduta massi ante operam sezione 2

Caratteristiche del blocco

Elaborazioni statistiche

Scenario caduta massi post operam sezione 2

Caratteristiche del blocco

Tipologie barriere definite

Elaborazioni statistiche

Capogruppo del progetto di intervento: Dott. Ing. Daniele Giaffrida

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