Sistemi di classificazione
dei fenomeni franosi
Università degli Studi di Salerno - Facoltà di Ingegneria – A.A. 2013-2014
Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio
Corso di Frane
Prof. ing. Michele Calvello
Articoli principali
Glossario Internazionale per le frane. Canuti P., Esu F. (1995). Rivista Italiana di Geotecnica, 2/95:143-150.
Approfondimenti
Landslide types and processes. Cruden D.M., Varnes D.J. (1996). In Landslides. Investigation and Mitigation, Special Report 247,
36-75. Washington: Transportation Research Board.
A review of the classification of landslides of the flow type. Hungr O., Evans S.G., Bovis M.J., Hutchinson J.N. (2001).
Environmental & Engineering Geoscience, VII(3):1-18.
Natural slopes and cuts: movement and failure mechanisms. Leroueil S. (2001). Geotechnique, 51(3):197-243.
Varnes classification of landslide types, un update. Hungr, O., Leroueil, S., Picarelli, L. (2012). Proc. 11th Int. Symp. Landslides,
Banff, Canada, 1:47-58, Taylor & Francis Group, London.
Sistemi di classificazione > Dispense
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Terminologia (fonte: glossario internazionale per le frane)
UNESCO
1990-2000 “Decennio Internazionale per la Riduzione dei Disastri Naturali”
WP/WLI (IAEG, ISSMFE, ISRM): Multilingual glossary for landslides
RIG 2/1995 (Traduzione a cura di P. Canuti e F. Esu)
1. Caratteristiche delle frane
2. Dimensioni delle frane
3. Stati di attività
4. Distribuzione di attività
5. Stile di attività
6. Tipi di frana
Canuti & Esu (1995). Glossario Internazionale per le frane. Rivista Italiana di Geotecnica, 2/95:143-150.
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Riferimenti bibliografici (selezionati)
• Baltzer, A. (1875). Über bergstürze in den Alpen. Verlag der Schabelitz’schen buchhandlung (C. Schmidt), Zurich, p. 50.
• Stiny, J. (1910). Die Muren. Verlag der Wagner’shen Universitätsbuchhandlung, Innsbruck. (Debris flows, English translation by M. Jakob & N.
Skermer, 1997, EBA Engineering Consultants, Vancouver, Canada, p. 106).
• Heim, A. (1932). Landslides and Human Lives. Skermer, N. (ed.), Bi-Tech Publishers, Vancouver, B.C., p. 196.
• Sharpe, C.F.S. (1938). Landslides and related phenomena. Columbia University Press, N.Y.
• Skempton, A. W. (1953). Discussion in soil stability problems in road engineering. Proc. of the Institution of Civil Engineers, 2:219-280.
• Varnes, D.J. (1954). Landslide types and processes. In Eckel, E.B. (ed.), Landslides and Engineering Practice, Special Report 28: Highway Research
Board, National Academy of Sciences, Washington, DC., pp. 20–47.
• Hutchinson, J.N. (1968). Mass movement. In Fairbridge, R.W. (ed.), Encyclopedia of Geomorphology. Reinhold Publishers, New York, pp. 688–695.
• Skempton, A.W. & Hutchinson, J.N. (1969). Stability of natural slopes and embankment foundations. In Proceedings, 7th. International Conference of
Soil Mechanics and Foundation Engineering, Mexico, State of the Art volume, pp. 291–340.
• Nemcok, A., Pasek, J. & Rybar, J. (1972). Classification of landslides and other mass movements. Rock Mechanics, 4, 71-78.
• Blong, R. J. (1973). A nemerical classification of selected landslides of the debris-slide-avalanche-flow type. Engineering Geology, 7:99-144.
• Varnes, D. J. (1978). Slope movement: types and processes. In Landslides: Analysis and Control, Report 176, 11-33. Washington: Transportation
Research Board.
• Carrara, A., D’Elia, B., Semenza, E. (1985). Classificazione e nomenclatura dei fenomeni franosi. Geol. Appl. Idrogeol., XX(II): 223-243.
• Sassa, K. (1985). The mechanism of debris flows. Proc. 11th Int. Conf. on Soil Mechanics and Foundation Engineering, San Francisco, 1:1173–1176.
• Walker, B. F., Blong, R. J., MacGregor J. P. (1987). Landslide classification, geomorphology and site investigation. Soil slope instability and
stabilization, 1-52. Balkema, Rotterdam.
• Hutchinson, J. N. (1988). General report: Morphological and geotechnical parameters of landslides in relation to geology and hydrogeology. Proc. 5th
Int. Symp. Landslides, Lausanne, Switzerland, 1:3-35, Balkema, Rotterdam.
• Cruden, D. M. & Varnes, D. J. (1996). Landslide types and processes. In Landslides: Investigation and Mitigation, Special Report 247, 36-75.
Washington: Transportation Research Board.
• Leroueil, S., Vaunat, J., Picarelli, L., Locat, J., Faure, R. & Lee, H. (1996). A geotechnical characterization of slope movements. Proc. 7th Int. Symp.
Landslides, Trondheim, Norway, 1:53-74, Balkema, Rotterdam.
• Hungr, O., Evans, S. G., Bovis, M. J. & Hutchinson, J. N. (2001). A review of the classification of landslides of the flow type. Environmental &
Engineering Geoscience, VII(3):1-18.
• Hungr, O., Leroueil, S., Picarelli, L. (2012). Varnes classification of landslide types, un update. Proc. 11th Int. Symp. Landslides, Banff, Canada, 1:47-
58, Taylor & Francis Group, London.
Classifiche dei fenomeni franosi
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Classifica di Skempton (1953)
Classificazione morfometrica
D = spessore massimo della frana
L = lunghezza nella direzione di massima pendenza
Tipologia di frana D/L [%]
Scorrimenti rotazionali 15 ÷ 30
Scorrimenti traslazionali 5 ÷ 10
Flussi 0,5 ÷ 3,0
da Walker et al (1987)
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Classifica di Blong (1973)
Scorrimenti
velocità attribuite da Jahns (1978) alle diverse tipologie di fenomeni considerati
uno o più piani di
scivolamento
essenzialmente paralleli al
pendio
velocità di movimento
da mm/sec a m/sec
Scorrimenti rotazionali
superfici di scorrimento
curve (concave verso
l’alto)
velocità di movimento
da mm/giorno a m/giorno
Colate
La maggior parte
dei materiali coinvolti
scorre come un fluido
viscoso
velocità di movimento
da cm/min a m/sec
Crolli
la massa percorre gran
parte della suo movimento
in aria
velocità di movimento
da m/min a m/sec
Jahns R.H. (1978). Landslides. National Academy of Sciences, Geophysical predictions, 58-65.
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Classifica di Varnes (1978)
Precedenti classifiche: difficoltà di classificare le frane caratterizzate da movimenti “complessi”
(combinazione di due o più principali tipi di movimento)
Classifica dei movimenti franosi (tipologia di movimento, materiale del corpo di frana)
nello stato immediatamente antecedente alla fase parossistica del movimento
Tipologia di movimento
Materiale
Terreno Roccia
Terra (earth) Detrito (debris)
Crolli Earth fall Debris fall Rock fall
Ribaltamenti Earth topple Debris topple Rock topple
Scorrimenti
Rotazionali Poche
unità
Earth slump Debris slump Rock slump
Traslazionali Earth block slide
Earth slide
Debris block slide
Debris slide
Rock block slide
Rock slide Molte
unità
Espansioni laterali Earth spread Debris spread Rock spread
Flussi Earth flow Debris flow Rock flow
(soil creep) (creep profondo)
Complesso (combinazione di due o più tipologie di movimento)
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Classifica di Varnes (1978)
Crolli
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Classifica di Varnes (1978)
Ribaltamenti
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Classifica di Varnes (1978)
Scorrimenti
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Classifica di Varnes (1978)
Espansioni laterali
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Classifica di Varnes (1978)
Colate (colamenti) o flussi
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Classifica di Varnes (1978)
Frane complesse
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Classifica di Hutchinson (1988)
Rotture confinate e scorrimenti rotazionali e composti
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Classifica di Hutchinson (1988)
Rotture traslazionali
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Classifica di Hutchinson (1988)
Colate veloci
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Classifica di Hutchinson (1988)
Colate veloci
Composizione granulometrica tipica di alcune colate
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Classifica di Hutchinson (1988)
Colate veloci
Terreni interessati da fenomeni di debris flows e
trasporto solido in corsi d’acqua Profilo longitudinale di un debris flow
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Classifica di Hutchinson (1988)
Colate veloci
Sintesi di parametri
morfologici che presiedono
alla formazione di
flowslides e sturzstroms.
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Classifica di Hungr et al. (2001)
“A review of the classification of landslides of the flow type”
Materiale Contenuto d’acqua Velocità Nome (ingl. - ital.)
Limi, sabbie, ghiaie,
detriti (talus)
Asciutto, umido o
saturo Varie
Dry (or non-liquified) sand (silt, gravel o debris) flow
Colate di sabbia (limo, ghiaia, detrito) non-liquefatta/o
Limi, sabbie, detriti,
rocce tenere Saturo Estr. rapide
Sand (silt, debris, weak rock) flow slide
Scorrimenti di flusso di sabbia (limo, detrito, roccia
tenera)
Argille sensitive Pari o superiore al
limite liquido Estr. rapide
Clay flow slide
Scorrimenti di flusso in argilla
Torbe Saturo Da lente a molto rapide Peat flow
Colate di torbe
Argille o terre Prossimo al limite
plastico < rapide
Earth flow
Colate di terra
Detriti saturo Estr. rapide Debris flow
Colate di detrito
Mud Pari o superiore al
limite liquido > molto rapide
Mud flow
Mud flow
Detriti Presente acqua libera Estr. rapide Debris flood
Alluvione detritico
Detriti Saturo o parzialmente
saturo Estr. rapide
Debris avalanche
Valanghe di detrito
Frammenti di
roccia
Vario, principalmente
asciutto Estr. rapide
Rock avalanche
Valanghe di roccia
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“A review of the classification of landslides of the flow type”
Hutchinson (1988) Hungr et al. (2001)
Flow slide Sand, silt flow slide
Flow slide (clay) Clay flow slide
Flow slide (loess) Loess flow slide
- Dry sand flow
Mudslide Earth flow
Mudflow Mud flow
Hillslope debris flow Debris avalanche
Debris flow Debris flow
Hyperconcentrated flow Debris flood
Sturzstroms Rock avalanche
Classifica di Hungr et al. (2001)
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“Landslide types and processes”
Classifica di Cruden e Varnes (1996)
Tipologia di movimento
Materiale
Terreno
Roccia
Terra (earth) Detrito (debris)
Crolli Earth fall Debris fall Rock fall
Ribaltamenti Earth topple Debris topple Rock topple
Scorrimenti Earth slide Debris slide Rock slide
Espansioni laterali Earth spread Debris spread Rock spread
Flussi Earth flow Debris flow Rock flow
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Classifica di Cruden e Varnes (1996)
“Landslide types and processes”
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Classe Descrizione Danni osservabili Velocità
tipica
Velocità
(m/s)
7 Estremamente
rapida
Catastrofe di eccezionale violenza. Edifici distrutti per
l’impatto del materiale spostato. Molti morti. Fuga
impossibile.
> 5 m/s 5
6 Molto rapida Perdita di alcune vite umane. Velocità troppo elevata
per permettere l’evacuazione delle persone.
> 3 m/min 510-2
5 Rapida Evacuazione possibile. Distruzione di strutture,
immobili ed installazioni permanenti.
> 1.8 m/hr 510-4
4 Moderata Alcune strutture temporanee o poco danneggiabili
possono essere mantenute.
> 13 m/mese 510-6
3 Lenta Possibilità di intraprendere lavori di riabilitazione e
restauro durante il movimento. Le strutture meno
danneggiabili possono essere mantenute con frequenti
lavori di riabilitazione se il movimento totale non è
troppo grande durante una particolare fase di
accelerazione.
> 1.6 m/anno 510-8
2 Molto lenta Alcune strutture permanenti possono non essere
danneggiate dal movimento.
> 16 mm/anno 510-10
1 Estremamente lenta Impercettibile senza strumenti di monitoraggio.
Costruzioni di edifici possibile con precauzioni.
< 16 mm/anno
Classifica di Cruden e Varnes (1996)
“Landslide types and processes”
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Skempton & Hutchinson (1969)
Classifiche “geotecniche”
Condizioni della tessitura dello scheletro solido del terreno (da queste dipendono i valori di c’ e j’)
1. Frane di primo distacco su superfici di neoformazione: la tessitura del terreno tende ad essere casuale (o parzialmente
orientata a seguito di una precisa storia deposizionale) e i parametri di resistenza al taglio assumono valori pari al picco o
compresi tra il picco ed il residuo.
2. Scorrimenti su superfici di rottura preesistenti associati a:
– Riattivazione di vecchie frane.
– Innesco di frane su preesistenti superfici di rottura dovute alle seguenti cause: tettonica, tettonica glaciale, geliflusso di
argille, altri processi periglaciali, rigonfiamenti, rigonfiamenti non uniformi.
In questi casi la tessitura del terreno è marcatamente orientata nella direzione dello scorrimento e i parametri di resistenza al
taglio hanno valore prossimo al residuo.
Pressione u del fluido di porosità in corrispondenza della superficie di scivolamento
A. Condizioni non drenate
B. Condizioni intermedie (vi è una dissipazione parziale delle sovrappressioni neutre); rotture differite di scavi in argille
consistenti ricadono in questa categoria.
C. Condizioni drenate
Si noti che può verificarsi, in corrispondenza di diversi istanti di tempo, la combinazione delle condizioni A, B e C nello
stesso fenomeno franoso; per esempio, una tipologia di frana particolarmente pericolosa è quella in cui condizioni drenate si
verificano prima del rottura mentre nel corso del collasso si stabiliscono condizioni non drenate.
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Sassa (1985)
Classifiche "geotecniche"
Distribuzione granumometrica dei materiali
Rocce intatte
Rocce fessurate
Terreni sabbiosi
Terreni argillosi
Tipologie di rottura per taglio
Scorrimenti con resistenza al picco
Scorrimenti con resistenza al valore residuo
Liquefazione
Creep Pro
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Classifiche "geotecniche"
Tipologia di movimento
Crolli
Ribaltamenti
Scorrimenti
Espansioni laterali
Flussi
da Cruden & Varnes (1996)
Vaunat et al. (1994), Leroueil et al. (1996)
Materiale
Vaunat, J., Leroueil, S. & Faure, R. (1994). Slope movements: a geotechnical perspective. Proc. 7th Cong. Int. Assoc. Eng. Geol., Lisbon, 1637-1646.
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Vaunat et al. (1994), Leroueil et al. (1996)
Classifiche "geotecniche"
Fase del movimento 1. Pre-rottura
2. Rottura
3. Post-rottura
4. Riattivazione
- Riattivazione occasionale
- Frana attiva
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Vaunat et al. (1994), Leroueil et al. (1996)
Classifiche "geotecniche"
Esempio: scorrimento in argille consistenti durante la fase di riattivazione
Movimento: scorrimento
Fase: riattivazione
Materiale: argilla consistente
Leggi che controllano il fenomeno e parametri
• resistenza al taglio residua: r = n’ tanjr’
• velocità di spostamento o di scorrimento:
Fattori predisponenti
• Superfici di scorrimento preesistenti
• Particelle solide che possono orientarsi
Fattori di innesco o di aggravamento
• Incremento di pressione neutra in prossimità delle superfici di scorrimento
• Incremento degli sforzi tangenziali per: erosione al piede del pendio, carico in sommità, sisma
Fattori rivelanti
• Spostamenti localizzati su profili verticali
• Geometria e movimenti evidenzianti scorrimenti di blocchi essenzialmente rigidi
Movimenti
• velocità di spostamento: generalmente molto bassa
n
rn 'tan'Av
j
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CASO 1 – Materiali fragili
d = spostamento cumulato del baricentro delle masse G
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Pre-rottura
Post-rottura
Riattivazione occasionale
Frana attiva
Rottura
Strain
Shear
str
ess
t
1 t
2
G
A
modificato da Cascini (LARAM School)
per le analisi geotecniche…
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i S
aler
no
, IT
AL
Y
CASO 2 – Argille sensitive Frana a Ullensaker, Norway 1953
Illustrazione schematica
di una frana in argille
sensitive
Strain
Shear
str
ess
per le analisi geotecniche…
Rissa
Landslide
(1978)
Manaus
Landslide
(2010)
Pro
f. M
ichel
e C
alvel
lo (
20
13
). C
ors
o d
i F
rane,
A.A
. 2
01
3-2
01
4, U
niv
ersi
tà d
i S
aler
no
, IT
AL
Y
modificato da Cascini (LARAM School)
CASO 3 – Riattivazione occasionale
e.g. rapido incremento delle pressioni neutre a causa
del riempiemento con acqua di fratture di trazione
e.g. variazione dello stato tensionale
a causa di scavo al piede
e.g. forze sismiche e.g. rapida variazione della distribuzione delle forze
lungo la superficie di scorrimento
scavo
per le analisi geotecniche…
Pro
f. M
ichel
e C
alvel
lo (
20
13
). C
ors
o d
i F
rane,
A.A
. 2
01
3-2
01
4, U
niv
ersi
tà d
i S
aler
no
, IT
AL
Y
modificato da Cascini (LARAM School)
CASO 4 – Terreni incoerenti sciolti
Tempo
d
Pre
-ro
ttura
Post-rottura
Shear
str
ess
Sr,1
Sr,2 > Sr,1
A ?
Hutchinson (1988)
per le analisi geotecniche…
Pro
f. M
ichel
e C
alvel
lo (
20
13
). C
ors
o d
i F
rane,
A.A
. 2
01
3-2
01
4, U
niv
ersi
tà d
i S
aler
no
, IT
AL
Y
modificato da Cascini (LARAM School)
CASO 5 – Crolli in roccia
d
Rolling
A
B
C D
Caduta libera
Impatto e rimbalzo
Tempo
Pre
-ro
ttura
Post-rottura
Rotolamento Impatto e rimbalzo
Caduta libera
deformazione o tempo
Resis
tenza
mobilit
ata
o
forz
a im
puls
iva
quasi-static
dinamic
G
Pre-rottura
Post-rottura
d
Tempo
deformazione
Shear
str
ess
per le analisi geotecniche…
Pro
f. M
ichel
e C
alvel
lo (
20
13
). C
ors
o d
i F
rane,
A.A
. 2
01
3-2
01
4, U
niv
ersi
tà d
i S
aler
no
, IT
AL
Y
modificato da Cascini (LARAM School)