sistemi di classificazione dei fenomeni franosi · sistemi di classificazione dei fenomeni franosi...

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)


da mm/giorno a m/giorno

Colate

La maggior parte

dei materiali coinvolti

scorre come un fluido

viscoso


da cm/min a m/sec

Crolli

la massa percorre gran

parte della suo movimento

in aria


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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Crolli

Immagine: http://www.geonet.org.nz

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Ribaltamenti


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Scorrimenti


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Espansioni laterali


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Colate (colamenti) o flussi


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Frane complesse


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Classifica di Hutchinson (1988)

Rotture confinate e scorrimenti rotazionali e composti

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Rotture traslazionali

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Colate veloci

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Colate veloci

Composizione granulometrica tipica di alcune colate

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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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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)


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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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



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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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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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Fase del movimento 1. Pre-rottura

2. Rottura

3. Post-rottura

4. Riattivazione

- Riattivazione occasionale

- Frana attiva

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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

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rn 'tan'Av

j

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CASO 1 – Materiali fragili

d = spostamento cumulato del baricentro delle masse G

Time

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Pre-rottura

Post-rottura

Riattivazione occasionale

Frana attiva

Rottura

Strain

Shear

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ess

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1 t

2

G

A

modificato da Cascini (LARAM School)

per le analisi geotecniche…

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CASO 2 – Argille sensitive Frana a Ullensaker, Norway 1953

Illustrazione schematica

di una frana in argille

sensitive

Strain

Shear

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Rissa

Landslide

(1978)

Manaus

Landslide

(2010)

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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


Pro

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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


CASO 4 – Terreni incoerenti sciolti

Tempo

d

Pre

-ro

ttura

Post-rottura

Shear

str

ess

Sr,1

Sr,2 > Sr,1

A ?

Hutchinson (1988)


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


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


Pro

f. M

ichel

e C

alvel

lo (

20

13

). C

ors

o d

i F

rane,

A.A

. 2

01

3-2

01

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niv

ersi

tà d

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aler

no

, IT

AL

Y


sistemi di classificazione dei fenomeni franosi · sistemi di classificazione dei fenomeni franosi...

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