Classificazione dei fenomeni franosi: crolli, ribaltamenti e colate

Classificazione dei fenomeni franosi: crolli e ribaltamenti

La letteratura scientifica propone differenti classificazioni dei fenomeni franosi. Alcune più geotecniche, altre più geologiche e altre ancora più descrittive. È innegabile che esiste una parte di "soggettività" nella descrizione di un fenomeno franoso, non tanto dettata dall'esperienza del professionista, quanto più legata alla complessità del fenomeno stesso. Sono pochi i fenomeni inquadrabili in un unico cinematismo, poiché spesso una frana è un fenomeno complesso dettato da un'ampia variabilità geologica.

Tuttavia, il criterio più utilizzato nella pratica professionale (e nella ricerca scientifica) è quello proposta da Varnes nel 1978 e poi ampliato e schematizzato da Cruden e Varnes nel 1994. Questa classificazione suddivide i fenomeni franosi sulla base della tipologia del movimento e sulla base del tipo di materiale (roccia, detrito o terra).

Il movimento di una frana può essere di più tipi: abbiamo i crolli (falls); i ribaltamenti (topples); gli scorrimenti rotazionali (rotational slides); gli scorrimenti traslativi (translational slides); le espansioni laterali (lateral spreads) e i colamenti/colate (flows).

La classificazione prevede che dopo il tipo di movimento si affianchi quello del tipo di materiale: una frana diventa così una colata di terra, un crollo in roccia, uno scorrimento traslativo in detrito ecc.

Quando non è possibile inquadrare un fenomeno in un unico meccanismo, si parla di frane complesse. Può inoltre accadere che una frana inizi con un cinematismo e si evolva in un altro (e.g. scorrimento rotazionale in terra che evolve in una colata).

Quella che seguirà sarà la trattazione analitica, con spiegazioni ed esempi dei principali tipi di frane citate da Varnes nel 1978. A queste aggiungiamo anche i movimenti lenti della coperturavegetale e le Deformazioni Gravitative Profonde di Versante (DGPV), i due end member della trattazione.Figura 1. Crollo in roccia in un ammasso roccioso fratturato.

Crolli: distacco di massa rocciosa

Crolli: il crollo è uno dei movimenti più semplici. Consiste nel distacco di una massa di roccia o di detriti grossolani (talvolta anche fini) da una parete verticale o sub-verticale (fig. 1).

Le superfici di distacco possono essere preesistenti (e.g. giunti, discontinuità tettoniche, stratigrafiche ecc.) oppure di neoformazione (ovvero che si formano nel momento del crollo).

Il materiale si muove solitamente in caduta libera con scarso o nulla resistenza al taglio. Il materiale può muoversi una volta che è avvenuto il contatto con il terreno (fig. 2), rimbalzando o rotolando, aspetto che va tenuto in considerazione nella progettazione di una tecnica di mitigazione.

Figura 2. Aspetto con cui si presenta un accumulo da crollo in roccia.

È un fenomeno prevalente negli ammassi rocciosi. Particolari condizioni geomorfologiche (scalzamento al piede di un versante per azione fluviale o marina), possono provocare crolli in detrito e terra che hanno un lieve grado di cementazione.

È un movimento che presenta un'elevata pericolosità causata dall'alta energia cinetica coinvolta, dei tempi di evoluzione rapidi e da una notevole difficoltà di previsione.Ribaltamento: consiste nella rotazione rigida di una massa di roccia/detrito o terra da una parete subverticale o verticale (fig. 3).

Ribaltamento: rotazione rigida di massa

La massa si allontana dalla parete ruotando verso l'esterno e facendo perno sulla base.

Il baricentro del movimento è situato proprio al di sopra del perno.

Questa tipologia di movimento può avvenire con Figura 3. Ribaltamento in roccia.

velocità estremamente variabili, da molto lenta a molto rapida. Può inoltre iniziare lentamente ed avere un'evoluzione parossistica.

Figura 4. Caso reale di un ribaltamento.

C'è da evidenziare come l'accumulo di un crollo o di un ribaltamento (fig. 2 e fig. 4) abbiano scarse caratteristiche litotecniche. Questo consente spesso all'accumulo di essere riattivato da ulteriori fenomeni gravitativi, alimentando ad esempio colate rapide di detrito in occasione di eventi meteorici eccezionali.I fenomeni discriminanti di queste due tipologie di movimenti (crolli e ribaltamenti) sono comuni. Si verificano infatti quando sono presenti discontinuità litologiche o strutturali (e.g. stratificazione, fratture, foliazione secondaria ecc.) e sono facilitate dalla alterazione chimica.

I fenomeni predisponenti sono gli eventi meteorici ripetuti, infiltrazione dell'acqua, erosione alla base, degradazione meteorica ecc.

Indicatori geomorfologici delle frane

Zona di svuotamento Crepe di corona Zona di accumulazione Superficie del pendio Fianco destro esta Scarpata principale Crepe trasversali Crepa trasversale Scarpata minore Crepe radiali 11. Corpo di frana distacco 1111 di Superficie Zona di fratture longitudinali ne inferiore - ità inferiore Piede Figura 5. Indicatori geomorfologici di una frana.

Il riconoscimento delle frane si basa su una serie di indizi che la morfologia di un versante ci presenta. Questi indicatori sono detti indicatori geomorfologici dell'attività di una frana (fig. 5) e sono evidenze superficiali di valore diagnostico per ognuna delle tipologie di fenomeno. Contraddistinguono diversi settori di una frana e li andremo a schematizzare proprio in funzione della loro posizione.

Una frana può essere suddivisa (longitudinalmente) da due principali zone: una zona di svuotamento (o distacco) ed una zona di accumulazione (o accumulo). La zona di distacco coincide con la zona di ammanco del materiale in frana, ovvero l'area in cui viene a mancare il materiale. La zona di accumulo è la zona in cui staziona (o per l'appunto si accumula) il materiale di ammanco della zona di distacco.

All'interno della zona di distacco si può riconoscere un coronamento, una scarpata principale, una testata, un corpo principale e i fianchi della frana.

00 Estremità Crepe longitudinaliIl coronamento è il materiale al tetto della frana, adiacente alla scarpata principale, che non è stato mobilizzato. La perdita di sostegno laterale del materiale di coronamento può produrre le caratteristiche crepe di corona.

La scarpata principale è invece la zona da cui ha avuto origine il distacco e rappresenta di solito l'espressione superficiale della superficie di distacco primaria. Vi possono essere una o più scarpate, espressione del numero di superfici di distacco.

La testata di una frana è invece la parte più alta della frana, a contatto con la scarpata. Oltre alla testata principale possono essere presenti diversi terrazzamenti, tipici delle rotazionali e delle frane complesse.

Il corpo principale di una frana è la porzione del corpo di frana che si trova sopra la superficie di rottura, la quale a sua volta può essere definita la superficie che delimita la zona in movimento da quella stabile o, in altre parole, la superficie dove avviene il movimento. Tutto il corpo di frana può essere interessato da fratture longitudinali o trasversali.

Il corpo principale della frana è delimitato lateralmente dai fianchi della frana, ovvero il materiale in posto immediatamente ai lati della frana.

La zona di accumulo è invece caratterizzata da un piede e da un'unghia.

Il piede è il materiale distaccato che si accumula a valle al di là della superficie di rottura. L'unghia rappresenta invece il margine inferiore del materiale franato. È generalmente curva.

Tutto il corpo di accumulo può essere caratterizzato da rigonfiamenti caratteristici di un materiale che riceve una spinta. Possono inoltre essere presenti crepe radiali e longitudinali.

Classificazione dei fenomeni franosi: scorrimenti

I fenomeni di scorrimento possono essere suddivisi in due tipologie: scorrimento rotazionale e scorrimento traslativo.

Scorrimento rotazionale

Lo scorrimento rotazionale rappresenta appunto uno scorrimento attorno ad un baricentro, esterno alla massa spostata. La superficie di rottura presenta una forma arcuata concava verso l'alto.

Figura 6.Esempio di scorrimento rotazionale.

Avvengono per superamento della resistenza a taglio dei materiali lungo una o più superfici di neoformazione, talvolta guidate da superfici preesistenti.

Si può verificare nella zona di accumulo un rigonfiamento o un avvallamento.

Possono coinvolgere qualsiasi tipo di materiale e vasti range di velocità.

Gli sforzi subiti da un corpo di frana rotazionale comportano un'espulsione dell'acqua ed una forte variazione delle caratteristiche geotecniche del materiale mobilitato. È possibile pertanto un'evoluzione del movimento in colamento lento o rapido.

Fattori predisponenti: presenza di sequenze sedimentarie, rilievo e caratteristiche geomeccaniche.

Fattori discriminanti: eventi meteorici ripetuti, scalzamento al piede di un versante, sollecitazione sismica, vibrazioni artificiali, rottura sottoservizi idrici ecc.

Scorrimento traslativo

Lo scorrimento traslativo avviene si verifica quando vi è un movimento planare lungo superfici piane di discontinuità (fig. 7). Lo scorrimento avviene lungo la direzione di massima pendenza.

Tali superfici di discontinuità sono orientate nella stessa direzione di immersione del versante (giacitura a franapoggio). Queste superfici di discontinuità devono avere una pendenza uguale o minore di quella del versante.

Le superfici di discontinuità sono spesso preesistenti. Il fenomeno può coinvolgere tutti i tipi di Figura 7. Schematizzazione di un movimento traslativo.

materiali ma è caratteristico delle alternanze di litotipi a differente grado di coesione. Le velocità di questi movimenti sono estremamente variabili.

Il fenomeno, qualora coinvolga terreni sciolti o poco consolidati può evolvere facilmente in una colata, qualora l'acclività del pedio lo consenta.

Fattori predisponenti: discontinuità primarie o secondarie orientate a franapoggio con la stessa o minor pendenza del versante. Alternanza di litotipi.

Fattori discriminanti: aumento del contenuto d'acqua nei terreni, infiltrazioni d'acqua, innalzamento delle quote piezometriche, eventi sismici e vibrazioni artificiali. Cattivo uso del suolo o gestione del territorio.

Classificazione dei fenomeni franosi: colate

Si suddividono in due classi: le colate lente e le colate rapide. Questa distinzione ha senso non solo in funzione della velocità del movimento, ma anche poiché il materiale ha un comportamento reologico differente.

Colamenti lenti

Colamenti lenti: movimento lento che implica una deformazione plastica dell'intero corpo di frana (fig. 8).

Il limite tra l'area in frana e quella stabile può essere più o meno netto e confinato. Il movimento è generato dalla saturazione del materiale per aumento del contenuto in acqua.

Figura 8. Illustrazione di una colata lenta.

Sono caratterizzati da una bassa velocità di spostamento, comunque dipendente dal contenuto d'acqua e dalla pendenza del versante.

La velocità è maggiore al centro rispetto ai bordi, più alta in superficie rispetto alle parti profonde.

Le cause innescanti questi fenomeni sono riferibili alle sollecitazioni sismiche, vibrazioni artificiali e, soprattutto, alla saturazione del materiale per aumento del contenuto d'acqua, che provoca la diminuzione della coesione e l'aumento della pressione neutra, determinando la riduzione della resistenza al taglio.

Colamenti rapidi

Colamenti rapidi: si verificano quando ammassi granulari vengono mobilitati in seguito all'apporto di grandi quantità di acqua.