“Monitoraggio con inclinometri della frana di Castelrotto in Italia”

1. Università degli studi di Salerno “Monitoraggio con inclinometri della frana di Castelrotto in Italia” Prof. Ing. Michele Calvello Studente: Francesco Rinaldi 0622500147

2. Analisi di un caso studio descritto in un articolo in lingua inglese Caso studio: La frana di Castelrotto (Bolzano) Articolo: Inclinometermonitoring of the Castelrotto landslide in Italy Autori: L. Simeoni, L. Mongiovì Rivista: Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering Illustrazione caso del studio Descrizione del lavoro svolto dagli autori Analisi critica

3. Inquadramento territoriale La frana di Castelrotto è situata in provincia di Bolzano, a 20 km a nord dal capoluogo di provincia, tra il km 64+500 e 65+500 dell’autostrada del Brennero (A22) nella valle dell’Isarco. Tale valle rappresenta una delle più importanti vie di comunicazione tra sud e nord Europa; essa infatti ospita l’autostrada A22, la ferrovia e la statale 12 che collega l’Italia con l’Austria attraverso il passo del Brennero

4. Descrizione del fenomeno L’area di studio ha una forma approssimativamente triangolare con due lati con due lati delimitati da scarpate rocciose di ignimbrite ed il terzo lato dal fiume Isarco • In particolare essa è caratterizzata da: • area di 100.000 m2 • volume di 2,5 x 10-6 m3 • dislivello di circa 250 m • spessore dell’ammasso che va dai 23 m ai 60 m • inclinazione media di 20°

5. Descrizione del fenomeno In passato la zona era sotto osservazione per il rischio di caduta massi e rock avalance, infatti in sito sono presenti interventi passivi, ma negli ultimi anni si è spostata l’attenzione sul cinematismo estremamente lento che la frana presenta.

6. Descrizione del fenomeno La zona ha una litologia abbastanza complessa. Il materiale in frana è composto da detriti di tufo e ignimbrite immersi in una matrice limo-argillosa.

7. Monitoraggio del sito Nel 1997 sono stati istallati pluviometri, trivellati 10 pozzi di cui 7 sono equipaggiati con tubi inclinometrici e 3 con celle piezometriche di Casagrande. Nel corso degli anni alcuni tubi inclinometrici sono stati sostituiti perché non più utilizzabili. Nel 2004, inoltre, è stato istallata una rete di capisaldi per misure topografiche. In particolari i tubi inclinometrici sono stati utilizzati fino al 2001 con sole sonde manuali e poi sia con sonde manuali che con sonde fisse. inclinometri: S1, S2, S4, S8, T8, S9, S11, S12, T12, V12 piezometri: S6, S7, S10,

8. Monitoraggio del sito Nei grafici si possono vedere alcune delle misurazioni effettuate, a sinistra si correlano gli spostamenti con le piogge le direzioni ed il tempo; a destra invece si vede un tipico profilo inclinometrico. Dai grafici si può dedurre che la frana è composta da una parte superiore che subisce spostamenti più intensi ed una inferiore che subisce spostamenti minori, inoltre da tali misure si vede l’esistenza di due superfici di scorrimento: la maggiore ad una profondità di 36 m e la minore ad una profondità di 15m.

9. Monitoraggio del sito Nel 2001 è stato istallato un sistema di sonde inclinometriche fisse (una per ogni verticale in corrispondenza della superfice di scorrimento) in modo da avere dati in tempo reale. Lo schema del sistema si riporta in figura: In particolare i dati raccolti tramite le sonde vengono acquisite ogni 15 minuti e inviati all’Università di Trento per essere elaborate.

10. Gli autori L. Simeoni e L. Mongiovì nell’articolo dal titolo “InclinometerMonitoring of the Castelrotto Landslide in Italy” pubblicato sulla rivista Journal of Geotechnical and GeoenvironmentalEngineering (2007), incentrano il loro lavoro sull’elaborazione dei dati provenienti dal monitoraggio periodico ed in tempo reale al fine valutarne l’affidabilità. Per fare ciò elaborano i dati delle sonde inclinometriche mobili e fisse dopodiché utilizzano un approccio statistico per valutare l’affidabilità dei dati ottenuti dalle misurazioni degli spostamenti del corpo frana

11. Elaborazione dei dati della sonda mobile Facendo riferimento alle letture standard prese su direzioni opposte eseguite con la sonda mobile • dove: • A e B sono i veri valori degli spostamenti; • εs sono errori sistematici • εr sono errori random Per l’elaborazione dei dati sono stati definiti la differenza e la somma come segue:

12. Elaborazione dei dati della sonda mobile Essendo la somma e la differenza definita in modo che le loro distribuzioni risultino essere normali si possono utilizzare dei criteri per l’individuazione degli errori grossolani (Chauvenet) e l‘accuratezza delle misure effettuate. Dai grafici si può notare che il punto P non segue l’andamento degli altri e quindi molto probabilmente è affetto da un errore grossolano. Inoltre si nota che, in dipendenza dell’intensità degli spostamenti la precisione dello stessoresta pressoché costante invece quella della direzione è molto variabile.

13. Posizionamento delle sonde Per ogni verticale è stata posizionata un’unica sonda fissa, per questo motivo deve essere valutato bene la sua posizione. Le sonde inclinometriche fisse vengono posizionate in corrispondenza della superficie di scorrimento; questo è possibile in quanto la profondità della stessa è stata ben definita da misura precedenti. La valutazione del profilo del tubo inclinometrico è stato fatto prima con un andamento con funzione polinomiale, ma essendo poco preciso è stato deciso di utilizzare un andamento poligonale che passa per i punti superiori ed inferiori delle sonde.

14. Registrazione dei dati acquisiti dalle sonde inclinometriche in sito I dati provenienti dalle sonde inclinometriche in sito vengono trasmessi in termini di segnali di voltaggio, questi corrispondono a spostamenti ben definiti. In particolare nel grafico si vede la registrazione dell’inclinometro T8. Da questo si può notare che ci sono alcuni periodi in cui il segnale è disturbato. Nel periodo denominato P1 si riscontra un disturbo dovuto alla presenza di un amplificatore, in quello P2 i segnali sono intorno allo 0 in quanto un fulmine ha danneggiato l’amplificatore e punti di distorsioni dovuti a misure piezometriche o misure effetuate con sonda mobile (giorno 700-715).

15. Elaborazione dei dati delle sonde inclinometriche fisse Dall’elaborazione dei dati delle sonde fisse si sono ricavati i grafici in funzione della direzione, entità, velocità e accelerazione degli spostamenti. Dai grafici si può notare che quando la direzione dello spostamento di 300° gli spostamenti hanno un andamento regolare e le velocità sono pressoché costanti. Inoltre si nota che i valori delle direzioni delle accelerazioni sono sparse su un ampio intervallo e non seguono alcun modello, pertanto gli autori reputano inaffidabili queste misure.

16. Approccio statistico per la comparazione dei dati Attraverso la valutazione della varianza e della tripla variazione standard dei dati provenienti dai due sistemi di misura e successivamente utilizzando dei test di significatività è stato possibile verificare se la presenza delle differenze tra i due tipi di misure era causata da eventuali imprecisioni delle misurazioni. Con riferimento a due intervalli temporali si è valutato il limite per la loro significatività In particolare per il primo intervallo dove il test non è soddisfatto si riscontra che la direzione degli spostamenti è pari a 355° la quale risulta molto differeneee dal range di direzioni attese, invece per il secondo intervallo dove il test è soddisfatto la direzione degli spostamenti è 297° e rientra nel range di direzioni attese 293°-322°. Per tale motivo si può collegare l’affidabilità dei dati alla direzione degli stessi.

17. Origine degli errori • Secondo gli autori gli errori che possono esibire le misure si dividono: • disturbi dovuti al sistema di acquisizione (introdotto nel modello); • errori sistematici dovuti al danneggiamento del sistema di acquisizione o della sonda; • errori dovute ad azioni esterne, come misurazioni piezometriche o consonda mobile che disturbano il segnale ( introdotto nel modello); • errori occasionali imprevisti e sconusciuti. • inoltre secondo Mikkelsen gli errori sitematici si possono classificare a loro volta: • deriva della sensibilità (nullo) • errore di rotazione • errore di posizionamento di profondita (nullo) • In particolare nel primo intervallo temporale la misura non è stata accurata in quanto in quel periodo sono state effettuate misurazioni manuali con sonde mobili.

18. La frana di Castelrotto è un fenomeno a cinematica estremamente lenta con volumi coinvolti molto grandi e risulta essere causa di rischio per l’autostrada A22 sita al piede del versante instabile. • Gli autori L. Simeoni e L. Mongiovìnell’articolo esposto, incentrano il proprio lavoro sulla valutazione dell’affidabilità dei dati derivanti dalla campagna di monitoraggio effettuata per mezzo di inclinometri a sonde fisse e mobili. • Sonde fisse vs sonde mobili: le sonde inclinometrichefisse presentano il vantaggio di essere automatiche a differenza di quelle mobili che sono manuali, tuttavia restituiscono dati meno accurati rispetto a quelle mobili. • Nell’articolo dal titolo “Complementarietà tra i monitoraggi inclinometrico e topografico per l’analisi di stabilità di un versante” gli autori L. Simeoni e G.B.Benciolini hanno esteso tale lavoro analizzando non solo i dati derivanti da monitoraggio profondo ma anche quelli restituiti mediante monitoraggio superficiale. Essi, confrontando gli spostamenti orizzontali valutati mediante monitoraggio profondo e superficiale, in corrispondenza del piano campagna, affermano che è possibile stimare gli errori sistematici che caratterizzano le misure inclinometriche e quindi valutare correttamente il cinematismo della frana.

19. Nell’ottica della gestione del rischio della frana di Castelrotto, note le caratteristiche cinematiche del versante grazie alla rete di monitoraggio presente in sito, risulta necessario intervenire mediante opere di mitigazione del rischio. Tuttavia non è possibile agire in sito mediante interventi di tipo strutturale attivi vista la notevole dimensione dell’area interessata dal fenomeno franoso per cui, al fine di ridurre il rischio sarebbe interessante valutare le relazioni che legano gli spostamenti esibiti dal corpo in frana con gli eventi meteorici in modo da valutare delle soglie di allerta mediante le quali attivare opportuni sistemi di allarme.

20. Bibliografia • -Complementarietà tra i monitoraggi inclinometrico e topografico per l’analisi di stabilità di un versante, L. Simeoni G.B. Benciolini(http://www.geologimarche.it/wp-content/uploads/2013/11/SP07-S03_Simeoni.AGI_.IncTopo.pdf) • - Monitoraggio di spostamenti e pressioni interstiziali della frana di Castelrotto • L. Simeoni(http://www.ing.unitn.it/~simeonil/Seminari/Castelrotto.pdf§) • - InclinometerMonitoring of the Castelrotto Landslide in Italy L. Simeoni, L. Mongiovì. • - Frana a cinematica estremamente lenta in una valle glaciale delle alpi centro-orientali L. Simeoni, L. Mongiovì. (http://www.iargperugia.unipg.it/assets/download_file/atti/Simeoni_Lucia.pdf)

21. Grazie per l’attenzione