Dati di input richiesti per le simulazioni

Per l’analisi traiettografica di un evento di caduta massi i vari modelli richiedono una serie di parametri di ingresso che vengono ottenuti attraverso una successione di fasi, di seguito descritte, nelle quali si analizza un determinato problema e se ne ricava la soluzione.

Definizione del profilo del pendio

Nei modelli bidimensionali il profilo del pendio deriva dai rilievi in sito, dalle linee di massima pendenza tra isoipse successive o da spezzate estrapolate dal modello digitale del terreno e basate sull’interpretazione dei rilievi in sito. Il DTM definisce direttamente il profilo nel caso di analisi tridimensionale.

48 Individuazione della nicchia di distacco

L’individuazione nella nicchia di distacco è un’operazione assai complessa e usualmente si fa riferimento ai dati storici, rilievi in situ, conformazione geomorfologica del versante andando a rilevare le aree con pendenze elevate e prive di vegetazione. In un’analisi bidimensionale l’area di distacco è definita come puntiforme o lineare mentre in un modello tridimensionale è individuata da un poligono definito sul DTM in ambiente GIS.

Da ogni punto della nicchia vengono simulati più distacchi facendo variare i parametri in modo parametrico o probabilistico per tener conto delle incertezze del fenomeno e in base al metodo di analisi scelto.

Individuazione delle dimensioni, forma e massa del blocco

Si ricorre ai cataloghi storici, alle osservazioni dei blocchi al piede del versante e all’analisi dei sistemi di discontinuità tramite rilievo geomeccanico. La determinazione esatta del volume è assai difficile e per tale motivo i vari software implementano la possibilità di far variare il volume scelto all’interno di un certo intervallo o determinare il suo valore attraverso una distribuzione statistica. La determinazione della massa è alquanto più immediata essendo la densità un valore semplice da ricavare sperimentalmente o tramite letteratura. Nel caso di approccio “rigid body” dev’essere definita anche la forma del blocco che in genere può essere modellata come: sferica, parallelepipeda, discoidale o ellissoidale.

Assegnazione dei coefficienti di restituzione

I vari software di calcolo definiscono, usualmente, i coefficienti di restituzione come rapporto tra le velocità del masso dopo e prima dell’impatto. L’individuazione dei valori da assegnare parte da quelli proposti in letteratura e prosegue, tramite successive analisi di affinamento, fino a trovare i valori che determinano la massima verosimiglianza tra i risultati del modello e quanto accaduta nella realtà. Tale processo può richiedere un numero elevato di iterazioni in quanto spesso si hanno porzioni di territorio caratterizzate da valori diversi dei coefficienti di restituzione e quindi trovare la combinazione più

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idonea può richiedere un numero cospicuo di prove e la determinazione di aree omogenee via via più rappresentative.

Assegnazione dei parametri di resistenza del versante

Il versante attraverso la sua scabrezza, l’angolo di attrito e vegetazione modifica la traiettoria del blocco andando a rallentarlo, deviarlo e fermarlo. La definizione dei valori di scabrezza è un processo assai complicato e generalmente, come per i coefficienti di restituzione, si parte dai valori proposti in letteratura e si prosegue affinandoli. L’angolo di attrito è definito in funzione della forma geometrica del blocco di roccia. La definizione della vegetazione avviene o tramite rilievo diretto in situ (da preferire) o mediante mappe forestali definite in ambiente GIS.

Scelta della velocità iniziale del blocco

La sua determinazione non è semplice e risulta affetta da incertezza. Il suo valore è assegnato tenendo conto delle cause che hanno comportato l’instabilità e della tipologia di cinematismo. In genere, se il blocco si mobilità staccandosi dalla nicchia la velocità iniziale è posta nulla (o circa nulla). Se l’instabilità è dovuta ad azioni dinamiche o statiche, quali per esempio sisma o pressioni idrauliche, la velocità inziale assume un valore maggiore di zero ma inferiore al metro al secondo. Nel caso si utilizzasse un modello numerico la velocità iniziare è un risultato dell’analisi. In tal caso bisogna comunque verificare che la taratura dei parametri del modello sia stata effettuata correttamente. Più in generale, la velocità iniziale viene determinata tramite processi iterativi di back analysis. Molti programmi in commercio permettono di definire separatamente la componente orizzontale e verticale della velocità. Inoltre, nel caso di analisi di tipo probabilistico, la velocità è assegnata come una variabile statistica. La velocità con cui il blocco impatta il versante influenza sia la tipologia di moto post impatto che la quantità di energia dissipata. Tanto minore è l’angolo di incidenza della velocità durante l’impatto e tanto più probabile è avere un cinematismo di scivolamento post impatto. Al contrario, tanto maggiore sarà l’angolo di incidenza e tanto più probabile sarà un rimbalzo. Inoltre, tanto maggiore è la velocità di impatto e tanto maggiore sarà la dissipazione a causa della deformazione plastica del materiale e la sua frantumazione. Si

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può tenere conto di questo aspetto riducendo il coefficiente di restituzione normale 𝑅_𝑛. A tal proposito, viene riportata a seguire la relazione proposta da Pfeiffer, T.J. Bowen, T.D (1989) dove k è una costante derivata empiricamente (9,1444 m/s).

𝑅_𝑛 = 𝑅_{𝑛,𝑖𝑛𝑖𝑧𝑖𝑎𝑙𝑒}∙ 1

1 + (𝑉𝑛,𝑝𝑟𝑒−𝑖𝑚𝑝𝑎𝑡𝑡𝑜

𝑘 )

2 (2.2)

In realtà, come visto in precedenza, vista l’elevata variabilità dei valori assunti dai coefficienti di restituzione, questi possono essere inizialmente ipotizzati ma successivamente devono essere obbligatoriamente tarati tramite analisi a ritroso.

Scelta del numero di simulazioni

È uno dei parametri che maggiormente influenza i risultati ottenuti in termini di area di invasione e grandezze cinematiche (velocità, altezza di passaggio, energia cinetica). Il numero di simulazioni scelto dev’essere tale da garantire gli stessi risultati, a meno di un errore limitato, nel suo intorno, quindi con un numero di simulazioni maggiore e inferiore rispetto a quello scelto. Alcuni autori forniscono indicazioni sulla qualità che deve raggiungere un modello per essere definito accettabile. La soglia di accettabilità sulla traiettoria, energia totale e distanza di arresto è posta pari all’80% rispetto a quanto osservato.

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