INTERVENTI DI SISTEMAZIONE IDRAULICO FORESTALE CON TECNICHE DI INGEGNERIA NAURALISTICA
PER LA SISTEMAZIONE DI VERSANTI IN LOCALITÀ TOIANO - COMUNE DI PALAIA
P.S.R. 2007/2013 - MISURA 226 - AZIONI: a.III.1; a.III.6 e b.II. Fondi a Bando Anno 2013
COMUNE DI PALAIA - PROVINCIA DI PISA
NOVEMBRE 2014 _ - Prot. 41GE1411
Il Tecnico: Dott. Geol. Vanessa Greco Il Progettista:
... ...
GEOETHICA di DOTT. GEOL. Vanessa Greco C.F. GRCVSS73E59G628D P.IVA 02100650460 Via Case Rosse, 211 55047 Querceta (LU) - cell: 3495926076 – e-mail: [email protected] –
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SOMMARIO
1 - PREMESSA ... 4
2 - INQUADRAMENTO GEOGRAFICO ... 5
QUADRO NORMATIVO ... 7
3 - INQUADRAMENTO E CARTOGRAFIA DEGLI STRUMENTI URBANISTICI ... 7
4 – VINCOLI ... 8
MODELLO GEOLOGICO ... 11
5 – INQUADRAMENTO GEOLOGICO REGIONALE ED EVOLUZIONE TETTONICA DELL'AREA ... 11
5.1–EVOLUZIONETETTONICA ... 12
5.1.1 EVOLUZIONE PALEOGEOGRAFICA DELLA VALDERA ... 14
6 – QUADRO GEOLOGICO GEOMORFOLOGICO DELL'AREA ... 16
6.1–GEOLOGIA ... 16
6.2–IDROGRAFIAEIDROGEOLOGIA ... 18
6.3–GEOMORFOLOGIA ... 21
6.3.1 – CARATTERI GENERALI DELL’AREA INDAGATA ... 21
6.3.2 – FOTOINTERPRETAZIONE ... 26
6.3.3 – GEOMORFOLOGIA LOCALE ... 27
MODELLO GEOTECNICO ... 32
7 – QUADRO STRATIGRAFICO PARAMETRICO ... 32
7.1-CAMPAGNADIINDAGINE ... 32
7.1.1 – SONDAGGI GEOGNOSTICI CON PROVE SPT ED ANALISI DI LABORATORIO ... 32
7.1.2 – PROVE PENETROMETRICHE DPSH ... 36
7.1.3 – SISMICA A RIFRAZIONE E TOMOGRAFIA ELETTRICA ... 36
7.1.3.1 - Quadro stratigrafico-parametrico generale ... 40
7.1.3.2 – Valutazione dei parametri caratteristici ... 41
7.1.3.3 – Valutazione dei parametri di progetto ... 42
SISMICITA' DELL'AREA ... 43
8 – SISMICITA’ DELL’AREA ... 43
8.1-SISMICITÀSTORICA ... 43
8.2-ZONIZZAZIONESISMICANAZIONALEEREGIONALE ... 45
8.3-DEFINIZIONEDELLASISMICITÀDIRIFERIMENTO ... 49
8.3.1 – PROGETTAZIONE AI SENSI DEL DM 14.01.2008 ... 50
8.3.1.1 – Categoria del suolo di fondazione ... 51
8.3.1.2. – Caratterizzazione superficie topografica ... 51
8.3.1.3. – Parametri e coefficienti sismici ... 51
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CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE ... 59
9 – REGIMAZIONE DELLE ACQUE ... 59
10 – TERRE E ROCCE DA SCAVO ... 60
11 – VERIFICHE DI STABILITA’ ... 60
FIGURE NEL TESTO Figura 1 – ESTRATTO DI MAPPA CATASTALE (GEOSCOPIO REGIONE TOSCANA) ... 6
Figura 2 ESTRATTO DA GEOSCOPIO REGIONE TOSCANA - AREE A VINCOLO IDROGEOLOGICO8 Figura 3 Distribuzione regionale dei principali bacini neogenici e quaternari dell’Appennino settentrionale.11 Figura 4 Evoluzione Paleogeografica della Valdera in relazione ai movimenti delle grandi linee di frattura.15 Figura 5 CARTA GEOLOGICA – SCALA ORIGINALE 1:10.000 - COMUNE DI PALAIA 2010 ... 18
Figura 6 CARTA DELLA VULNERABILITA’ IDROGEOLOGICA – SCALA ORIGINALE 1:10.000 ... 20
Figura 7 CATASTO STORICO ... 21
Figura 8 CARTA DELLA ACCLIVITA’ – ESTRATTO DA P.S. DI TOIANO 2003 ... 25
Figura 9 SEZIONE CON UBICAZIONE DEI SONDAGGI GEOGNOSTICI ... 34
Figura 10 DIAGRAMMA DELLA STORIA SISMICA DEL COMUNE DI PALAIA ... 43
Figura 11 SORGENTI SISMOGENETICHE SU BASE GOOGLE EARTH (INGV - DISS v 3.1.0) ... 44
Figura 12 ZONAZIONE SISMOGENETICA ZS9 ... 46
Figura 13 ZONE SISMOGENETCHE E PRINCIPALI EPICENTRI ... 46
Figura 14 CARTA DI PERICOLOSITA' SISMICA – PARTICOLARE DELLA REGIONE TOSCANA ... 48
***
TAVOLA 1
FIG. 1 – COROGRAFIA SU CARTA TECNICA REGIONALE CON ELEMENTI DI IDROGRAFIA SUPERFICIALE (SCALA 1:10.000
FIG. 3 CARTA GEOLOGICA CARG FG. 285020
FIG.3 - CARTA GEOLOGICA DI DETTAGLIO (SCALA 1:2.000)
FIG.4 - CARTA DELLA PERICOLOSITA' GEOMORFOLOGICAVARIANTE AL P.S. COMUNE DI PALAIA (SCALA 1:5000) FIG.5 - CARTA DELLA PERICOLOSITA' IDRAULICA VARIANTE AL P.S. COMUNE DI PALAIA (SCALA 1:5000) FIG. 6 - CARTA PERICOLOSITA' FRANA P.A.I. AUTORITA' DI BACINO FIUME ARNO (SCALA 1:5.000)
TAVOLA 2
FIG.1 - CARTA GEOMORFOLOGICA DI DETTAGLIO (SCALA 1:1000) FIG.2 - SEZIONE LITOSTRATIGRAFICA INTERPRETATIVA (SCALA GRAFICA)
FIG. 3 - CARTA DI UBICAZIONE DELLE INDAGIN IGEOGNOSTICHE (SCALA 1:2000) FIG. 4 - CARTA DI UBICAZIONE DELLE INDAGINI GEOFISICHE (SCALA 1:2000)
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TAVOLA 3
FIG.1 - UBICAZIONE E SCHEMA DEGLI INTERVENTI (SCALA 1:1000)
FIG.2 - SEZIONE LITOTECNICA DI DETTAGLIO ALLO STATO DI PROGETTO (SCALA 1:200)
ANNESSO
INDAGINI GEOGNOSTICHE E GEOFISICHE DI RIFERIMENTO
- N. 3 Prove penetrometriche dinamiche superpesanti (P1, P2a/b, P3, P5) - N. 3 Sondaggi a stratigrafia a carotaggio continuo
- N. 1 Stesa sismica a rifrazione (OO’ – AA’);
- N. 1 Tomografia elettrica (AA’);
- Analisi di Laboratorio (campioni C1-C2-C3-C4 di PZ1 e C1 di I4)
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1 - PREMESSA
Il versante su cui sorge l'abitato di Toiano nel Comune di Palaia, è da tempo interessato da vasti fenomeni deformativi di tipo gravitativo, già individuati anche dallo stesso Piano di Bacino del fiume Arno – Stralcio “Assetto Idrogeologico” (Stralcio cartografico 531 – ottobre 2004).
Il versante di interesse del presente studio è quello che si colloca immediatamente a sud del centro abitato, lungo il quale sono mappate estese aree a pericolosità per frana molto elevata (P.F. 4) ed elevata (P.F.3) e che, proprio per la sua estrema fragilità venne interessato da un ampio programma di indagine e monitoraggio geologico, idrogeologico, strutturale e topografico nel Luglio 2011.
Tali attività vennero attuate con lo scopo di supportare la progettazione di interventi di consolidamento ritenuti prioritari (codice identificativo per Toiano 8033 - cfr. All. A Del. G.R. n.
157/2007) e vennero finanziate con Del. G.R. n.157 del 25/03/2007, e rimodulati rispetto a quanto previsto in allegato A alla Del. G.R. n. 157/07, dalla Regione Toscana.
La presente relazione si propone di supportare gli INTERVENTI DI SISTEMAZIONE IDRAULICO FORESTALE del sito CON TECNICHE DI INGEGNERIA NATURALISTICA (P.S.R. 2007/2013 - MISURA 226 - AZIONI: a.III.1; a.III.6 e b.II. Fondi a Bando Anno 2013) volti a migliorare le condizioni di fragilità geomorfologica del sito.
L’elaborazione della presente relazione è stata svolta in ottemperanza a quanto disposto dalle seguenti normative:
- la norma sismica relativa alla riclassificazione del territorio regionale, approvata con Del.G.R.
n.431 del 19.06.2006, in attuazione della O.P.C.M. n.3519 del 28.04.2006 che modifica l’O.P.C.M. n. 3274 del 20.03.2003, in base alla quale il Comune di Palaia risulta classificato sismico e collocato in “zona 3”;
- la recente riclassificazione definita dalla D.G.R.T. 878/2012 ed il relativo Regolamento D.P.G.R. 58/R del 22/10/2012 “Verifiche nelle zone a bassa sismicità, determinazione del campione da assoggettare a verifica”;
- le “nuove Norme Tecniche per le Costruzioni” di cui al D.M. 14-01-2008 (Circolare n.617 del 2 Febbraio 2009 del Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti), entrato in vigore ufficialmente dal 1 Luglio 2009 insieme al “Decreto Legge Abruzzo” n.39/2009;
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- il D.P.G.R. n. 36/R del 2009, Regolamento di attuazione dell’art.117 della L.R. 1/2005,
“Disciplina sulle modalità di svolgimento delle attività di vigilanza e verifica delle opere e delle costruzioni in zone soggette a rischio sismico”.
- L.R. n.39 del 21.03.2000 (Legge Forestale della Toscana) e dal Regolamento Regionale n.48 (48/R) del 08.08.2003 (Regolamento Forestale della Toscana).
- PIANO DI ASSETTO IDROGEOLOGICO dell’Autorità di Bacino del Fiume Arno;
- P.T.C. Provincia di Pisa.
Il presente studio è stato rivolto alla determinazione del quadro geostratigrafico ed idrogeologico locale ed alla caratterizzazione geotecnica dei terreni, così da determinare elementi utili ai progettisti incaricati per il dimensionamento e la scelta tipologica delle opere necessarie.
Per la ricostruzione del quadro geologico-geomorfologico e per la caratterizzazione dei terreni presenti si è fatto riferimento al quadro conoscitivo delle cartografie di supporto al vecchio Piano Strutturale del 20031, al R.U. comunale del 20062 ed alla sua variante più recente (2010)3 oltre alle indagini appositamente condotte in sito nel contesto del programma di indagini e monitoraggi effettuato da GeoEcoEnginiering Srl; Centro di Geotecnologie dell’Università di Siena; Elementi - Studio Associato di Progettazione Ambientale, già citato sopra, presentato nel Luglio 2011.
2 - INQUADRAMENTO GEOGRAFICO
Geograficamente l'area in esame risulta disposta in area collinare, nella zona della Valdera, ed appartiene al Comune di Palaia, in provincia di Pisa. Il territorio comunale di Palaia ha un‟estensione pari a circa 74 km² e la quota massima pari a 282,4 metri s.l.m..
La conformazione del borgo è quella tipica di crinale, di impianto medievale, disteso alla sommità di un rilievo allungato da est ad ovest, ai margini settentrionali del bacino idrografico del torrente Roglio, affluente di destra del fiume Era, in prossimità dello spartiacque tra quest'ultimo e il fiume Egola.
1L. Bruni, C. Nencini, E. Pistilli, Novembre 2003.
2L. Bruni, A. Frullini, C. Nencini, 2006.
3Studio Associato di Geologia C. Nencini & C. Marconi; Geoprogetti E. Pistilli, 2010 37GE1411 T-RAP - ver. 1.0 5/60
Dal punto di vista cartografico, l'area oggetto di studio ricade nel margine settentrionale del Foglio N° 285-Volterra della Carta Geologica d‟Italia in scala 1:50.000; in particolar modo nella Sezione in scala 1:25.000 IV-Peccioli e nella sezione n° 285020 della Cartografia della Regione Toscana in scala 1:10.000 (Fig. 1 - TAV. 01), sezione n. 16H07 - 1:2.000.
Figura 1 – ESTRATTO DI MAPPA CATASTALE (GEOSCOPIO REGIONE TOSCANA)
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QUADRO NORMATIVO
3 - INQUADRAMENTO E CARTOGRAFIA DEGLI STRUMENTI URBANISTICI
Una prima valutazione sulle caratteristiche generali dell’area è ricavabile dalla consultazione degli elaborati relativi agli studi geologici di supporto agli strumenti urbanistici vigenti. In quella sede vengono infatti definite, a grande scala, le problematiche idrauliche, geomorfologiche, geologiche e sismiche che caratterizzano l’intero territorio comunale.
La sintesi di questi studi confluisce in una carta che definisce per ogni area la relativa classe di pericolosità che, come indicato nelle note esplicative allo strumento urbanistico, rappresenta l’interpretazione delle dinamiche fisiche, morfologiche ed idrogeologiche i cui effetti, presi singolarmente o connessi anche alla realizzazione di interventi artificiali, determinano, favoriscono od accentuano situazioni di dissesto più o meno grave.
L’esame delle Carta di Pericolosità Geologica ed Idraulica redatte in supporto alla Variante al RU del 2006, in base alle disposizioni di cui al DPGR 26/R evidenziano le seguenti condizioni di fragilità:
PERICOLOSITA' GEOMORFOLOGICA (Tav. 01 - Fig. 4): classe G4 - pericolosità geomorfologica molto elevata: Aree in cui sono presenti fenomeni attivi e relative aree di influenza.
PERICOLOSITA' IDRAULICA (Tav.01 - Fig. 5): classe I1 - pericolosità idraulica bassa. Aree collinari o montane prossime ai corsi d’acqua per le quali ricorrono le seguenti condizioni:
a) non vi sono notizie storiche di inondazioni;
b) sono in situazioni favorevoli di alto morfologico, di norma a quote altimetriche superiori a 2.0 mt rispetto al piede esterno dell’argine, o in mancanza, dal ciglio di sponda.
PERICOLOSITA' SISMICA
Non risulta siano presenti cartografie in merito alla porzione di territorio analizzata. La stessa, tuttavia, in ragione della pericolosità geomorfologica presente, può essere considerata
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suscettibile di processi di amplificazione sismica quali la riattivazione del movimento franoso e dunque in classe di Pericolosità Sismica S.4 in base alle disposizioni del D.P.G.R. 26/R.
4 – VINCOLI
Di seguito viene riportata l’analisi dei principali vincoli che insistono sul territorio.
• VINCOLO IDROGEOLOGICO
Per quanto concerne il vincolo idrogeologico, si rileva che l’ara di intervento si trova in zona soggetta al vincolo idrogeologico ai sensi della Legge n. 3267 del 30/12/1923 e degli artt. 21 e 22 del R.D.L. 1126/1926.
Figura 2 ESTRATTO DA GEOSCOPIO REGIONE TOSCANA - AREE A VINCOLO IDROGEOLOGICO
• AUTORITA' DI BACINO DEL FIUME ARNO
La cartografia della Tutela del Territorio (Fg. 531) redatta dall'Autorità di Bacino del F. Arno classifica il sito di intervento in Pericolosità di Frana Molto Elevata P.F.4 (codice vincolo 50024-
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V005) ed in Pericolosità di Frana Elevata P.F.3 (codice vincolo 50024-V157) e non presenta pericolosità di tipo idraulico (Tav. 01 - Fig. 6).
All'art. 9 delle Norme di Piano si distinguono:
• pericolosità molto elevata da frana (P.F.4): pericolosità indotta da fenomeni franosi attivi che siano anche causa di rischio molto elevato;
• • pericolosità elevata da frana (P.F.3): pericolosità indotta da fenomeni franosi attivi o da fenomeni franosi inattivi che presentano segni di potenziale instabilità (frane quiescenti) causa potenziale di rischio elevato.
In P.F.4 (Art. 9 delle Norme di P.A.I.) sono consentiti, purché nel rispetto del buon regime delle acque:
a. interventi di consolidamento, sistemazione e mitigazione dei fenomeni franosi, nonché quelli atti a indagare e monitorare i processi geomorfologici che determinano le condizioni di pericolosità molto elevata, previo parere favorevole dell’Autorità di Bacino sulla conformità degli interventi con gli indirizzi dalla stessa fissati;
b. interventi necessari per la manutenzione di opere pubbliche o di interesse pubblico;
c. interventi di ristrutturazione delle opere e infrastrutture pubbliche nonché della viabilità e della rete dei servizi privati esistenti non delocalizzabili, purché siano realizzati senza aggravare le condizioni di instabilità e non compromettano la possibilità di realizzare il consolidamento dell’area e la manutenzione delle opere di consolidamento;
d. interventi di demolizione senza ricostruzione, di manutenzione ordinaria e straordinaria, di restauro, di risanamento conservativo, così come definiti alle lettere a), b) e c) dell’art. 3 del D.P.R. n.380/2001 e successive modifiche e integrazioni e nelle leggi regionali vigenti in materia;
e. adeguamenti necessari alla messa a norma delle strutture, degli edifici e degli impianti relativamente a quanto previsto dalle norme in materia igienico- sanitaria, sismica, di sicurezza ed igiene sul lavoro, di superamento delle barriere architettoniche;
f. interventi di ristrutturazione edilizia, così come definiti alla lettera d) dell’art.
3 del D.P.R. n.380/2001 e successive modifiche e integrazioni e nelle leggi regionali
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vigenti in materia, che non comportino aumento di superficie o di volume né aumento del carico urbanistico, purché siano realizzati senza aggravare le condizioni di instabilità e non compromettano la possibilità di realizzare il consolidamento del movimento franoso e la manutenzione delle opere di consolidamento;
g. interventi sugli edifici esistenti, finalizzati a ridurre la vulnerabilità, a migliorare la tutela della pubblica incolumità, che non comportino aumenti di superficie, di volume e di carico urbanistico.
h. nuovi interventi relativi a opere pubbliche o di interesse pubblico, non diversamente localizzabili, a condizione che siano preventivamente realizzate le opere funzionali al consolidamento e alla bonifica del movimento franoso previo parere favorevole dell’Autorità di Bacino sulla conformità di tali interventi con gli indirizzi dalla stessa fissati.
Nelle aree P.F.3 sono invece consentiti, oltre agli interventi di cui all’articolo precedente e con le modalità ivi previste, gli ampliamenti volumetrici degli edifici esistenti esclusivamente finalizzati alla realizzazione di servizi igienici, volumi tecnici, autorimesse pertinenziali, rialzamento del sottotetto al fine di renderlo abitabile senza che si costituiscano nuove unità immobiliari, nonché manufatti che non siano qualificabili quali volumi edilizi, purché corredati da un adeguato studio geotecnico da cui risulti la compatibilità con le condizioni di pericolosità che gravano sull’area. I nuovi interventi, gli interventi di ristrutturazione urbanistica nonché gli interventi di ristrutturazione edilizia diversi da quelli di cui all’art.10 sono consentiti a condizione che siano preventivamente realizzate le opere di consolidamento e di messa in sicurezza, con superamento delle condizioni di instabilità, relative al sito interessato dal nuovo intervento, previo parere favorevole dell’Autorità di Bacino sulla compatibilità di tali opere rispetto alle previsioni generali di sistemazione dell’area. Nel caso di frane quiescenti, qualora le opere di consolidamento e messa in sicurezza siano elemento strutturale sostanziale della nuova edificazione, è ammessa la contestualità.
In base a quanto determinato ed in accordo anche con la normativa di riferimento comunale ed inerente al Vincolo Idrogeologico, gli interventi previsti risultano fattibili.
Si precisa, infine, che i boschi ricadenti nelle aree del territorio toscano individuate dal presente PAI a pericolosità molto elevata da processi geomorfologici (P.F.4) sono da considerarsi ricompresi nella tipologia di cui all’art. 52 comma 1 lettera a) della legge regionale Toscana n.
39/2000 e sono, pertanto, soggetti alle particolari norme di tutela di cui al comma 2 dello stesso art. 52.
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MODELLO GEOLOGICO
5 – INQUADRAMENTO GEOLOGICO REGIONALE ED EVOLUZIONE TETTONICA DELL'AREA
L'abitato di Toiano si colloca geologicamente all'interno dei bacini neogenici, che a partire dal Miocene superiore si impostarono in ampie depressioni tettoniche dell’Appennino Settentrionale, al di sopra di un substrato generalmente alloctono (Falda Toscana Auctt. e Liguridi s.l.).
Tali bacini sedimentari si formarono in conseguenza di estesi sprofondamenti, legati alla tettonica distensiva, che seguì le fasi compressive, durante le quali le unità del Dominio Ligure sovrascorsero su quello Toscano, dando luogo alla formazione di un edificio tettonico a falde sovrapposte.
Più in particolare, l‟area di studio si colloca nel bacino sedimentario denominato “bacino neoautoctono di Volterra” (MAZZANTI, 1966), occupante quasi interamente il bacino idrografico del fiume Era e la parte alta di quello del Cecina. Tale depressione è allungata in direzione appenninica con un‟estensione di circa 20 km X 4 km ed immerge verso NW.
Figura 3DISTRIBUZIONE REGIONALE DEI PRINCIPALI BACINI NEOGENICI E QUATERNARI DELL’APPENNINO SETTENTRIONALE. IN RIGATO SONO INDICATI I BACINI MIO-PLIOCENICI CON DEPOSITI CONTINENTALI E MARINI, IN PUNTINATO SONO INDICATI I BACINI PLIO-PLEISTOCENICI RIEMPITI DA SEDIMENTI CONTINENTALI FLUVIO-LACUSTRI. 1:PRINCIPALI FONTI DI ACCAVALLAMENTO.2:FAGLIE PRINCIPALI AL BORDO DEI BACINI.3:LINEE TETTONICHE TRASVERSALI.4:FAGLIE MINORI AL BORDO DEI BACINI.
(MODIFICATO DA COSTANTINI ED AL., 1988 E MARTINI E SAGRI, 1992).
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Essa si chiude all'altezza della bassa valle del fiume Arno, probabilmente interrotta da faglie dirette recenti (Pleistocene?), perpendicolari alla stessa (MAZZANTI e NENCINI, 1986). Ad ovest è limitata dai Monti della Castellina e dalla Catena Metallifera, ad est dal Poggio Casalone, dal Monte Pilleri e dal Poggio del Comune. Le faglie che delimitano la depressione sono considerate attive dal Miocene superiore fino al Pleistocene inferiore e medio (MAZZANTI e NENCINI, 1986).
Il crinale su cui è situato il borgo di Toiano, che qui forma una struttura monoclinale con debole inclinazione WSW, è modellato nella serie pliocenica marina costituita da un'alternanza di argille e sabbie del Pliocene inferiore e medio che, secondo alcuni autori, sarebbe da mettere in relazione con movimenti tettonici sinsedimentari: la base dei banchi argillosi corrisponderebbe ad un brusco abbassamento del fondo marino; il rapido colmamento sedimentario avrebbe poi ricreato velocemente le condizioni per la sedimentazione delle sabbie.
5.1 – EVOLUZIONE TETTONICA
L‟Appennino Settentrionale, limitato da due grandi lineamenti tettonici trasversali quali la linea Sestri - Voltaggio a Nord e la linea Anzio - Ancona a Sud, ha un andamento NW-SE ed ha una vergenza verso il quadrante NE.
Le successioni e le formazioni costituenti l‟Appennino Settentrionale sono ripartite in domini, che corrispondono a distinte fasce paleogeografiche e deposizionali.
In particolare, nell'Appennino Tosco-emiliano si distinguono da ovest verso est dei domini principali: un Dominio Ligure interno e due esterni (tipo oceanico), il Dominio Toscano, il Dominio Umbro-romagnolo e infine il Dominio Marchigiano-adriatico (tipo continentale).
L'Appennino Settentrionale è una catena orogenica strutturalmente complessa, formatasi a partire dal Cretaceo superiore, in seguito alla chiusura dell’Oceano Ligure - Piemontese e alla conseguente collisione della placca europea (Corso-Sarda) con quella Adriatica (Adria).
Durante la sua formazione, si possono distinguere in particolare una fase oceanica ed una intracontinentale.
La fase oceanica inizia al limite tra il Cretaceo inferiore e il Cretaceo superiore e termina nell'Eocene medio con la completa chiusura dell’Oceano Ligure - Piemontese. Durante questa fase si forma un prisma d'accrezione costruito dall'impilamento per sottoscorrimento verso ovest, delle coperture oceaniche e di parte del loro basamento (Unità Liguri).
Nell'Eocene medio - superiore poi, la collisione tra il margine continentale europeo (Sardo - corso) e quello adriatico dà inizio alla fase intracontinentale dell'orogenesi appenninica. E' in questa fase che si ha lo sviluppo di una tettonica a thrust e a falde, con sottoscorrimento verso
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ovest delle unità Toscane, prima, e di quelle Umbro - marchigiane poi, sotto le unità precedentemente impilate. Questa strutturazione crostale è accompagnata in superficie da fenomeni gravitativi e di retroscorrimento.
Durante questo episodio il fronte compressivo, che migra verso est, è seguito, a partire dal Miocene medio, da un fronte distensivo crostale che ha portato all'apertura del Bacino Tirrenico.
La porzione interna dell'Appennino Settentrionale e i bacini marini ligure-orientale e tirrenico sono stati interessati, a partire dal Miocene inferiore (Carmignani & Kligfield, 1990) o dal Miocene superiore (secondo altri autori), da importanti fenomeni distensivi che hanno agito smembrando la catena e portando alla formazione di numerosi bacini, tra i quali il bacino di Volterra, limitato ad est dall'alto tettonico, denominato Dorsale medio–toscana.
La tettonica estensionale nel tempo ha subito uno spostamento dalle aree più occidentali dell'Appennino Settentrionale verso quelle orientali, man mano che il fronte degli accavallamenti si spostava verso l‟esterno della catena ed andava ad interessare l'avanfossa padano – adriatica.
I bacini distensivi si sono quindi formati prima nell'area tirrenica ed hanno poi interessato porzioni più orientali della catena fino a raggiungere lo spartiacque appenninico.
I bacini distensivi occidentali e centrali (fino all'altezza dell'allineamento M. Albano - Monti del Chianti - M. Cetona) si sono formati su crosta continentale assottigliata a partire dal Miocene superiore con una velocità di subsidenza più rapida del tasso di sedimentazione. Sono stati riempiti da depositi continentali e di mare basso del Miocene superiore e da potenti successioni marine del Pliocene.
Le sequenze sono spesso lacunose, soprattutto verso i margini dei bacini, e sono caratterizzate da spessori molto variabili che talvolta superano i 2000 m. (Ghelardoni et alii, 1968; Ambrosetti et alii, 1978; Costantini et alii, 1982).
I bacini distensivi più orientali, ubicati in prossimità dello spartiacque appenninico in evoluzione verso est, hanno iniziato a formarsi nel Pliocene e nel Pleistocene e si sono sviluppati su crosta continentale normale.
I materiali di riempimento di questi bacini sono costituiti da depositi fluviali e fluvio – lacustri, molto grossolani verso i margini, che raggiungono spessori fino ad 800 m.
Le successioni sedimentarie presentano frequentemente discordanze angolari più o meno marcate, superfici di erosione e lacune nella deposizione connesse con le varie fasi di sollevamento della catena appenninica (Bartolini et alii, 1982).
La maggior parte dei bacini distensivi neogenici e quaternari dell’Appennino è caratterizzata da profili con geometria fortemente asimmetrica (semi – graben), con un margine molto acclive, in corrispondenza del sistema di faglie principali, e l‟altro margine rappresentato da una “rampa”
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poco inclinata interessata da un sistema di faglie minori (Costantini et alii, 1982; Boccaletti &
Coli, 1983; Martini & Sagri, 1992).
La geometria dei bacini e la morfologia delle sponde hanno notevolmente influenzato l‟architettura e la distribuzione delle facies durante il riempimento.
5.1.1EVOLUZIONE PALEOGEOGRAFICA DELLA VALDERA
Il piccolo territorio di Toiano è parte integrante del più ampio sistema della Valdera territorio caratterizzato, fino al Miocene inferiore (12 milioni di anni fa), dalla presenza di un mare nel quale, a partire dal Trias (età di apertura di tale mare) avviene la deposizione di una serie di sedimenti carbonatici di mare aperto (da basso a mediamente profondo) fino ai sedimenti silicei (calcari selciferi e diaspri rispettivamente del Lias e del Malm, massimo grado di approfondimento del mare), per tornare poi a sedimenti carbonatici di mare sempre più basso;
è possibile quindi ripercorrere le varie fasi di apertura prima e di successivo approfondimento poi, di tale mare.
Risale quindi al Miocene medio una prima fase di compressione e conseguente corrugamento della crosta terrestre, che per quanto riguarda la zona in esame solleva tre dorsali, che rimangono ancora separate dal mare ed allineate in direzione nord-sud. Dette dorsali sono distinte nel complesso dei Monti Livornesi ad Ovest, nel complesso di Chianni/Casciana Terme al centro, e nel complesso di Iano/Montaione ad est.
Nel Miocene superiore (7 milioni di anni fa), una successiva fase di distensione dà origine a due fosse tettoniche (Era/Sterza/Cascina ad Ovest e Fine/Tora ad Est) nelle quali cominciano a delinearsi le strutture delle valli dei fiumi di cui sopra. In particolar modo nelle depressioni si instaura un ciclo sedimentario di tipo continentale a cui segue una fase di ingressione marina, limitata dal Dominio occidentale toscano1.
Nel Pliocene inferiore e medio si ha un nuovo innalzamento del livello del mare e quindi una sua ingressione in tali valli, di portata assai più ampia della precedente; in questa fase avviene la deposizione di notevoli spessori di argille (p), sabbie argillose (p2) e sabbie gialle (p3);
restano emerse soltanto le isole di Iano, Montecatini Val di Cecina, Orciatico e Rosignano.
Nel Pliocene medio, una nuova fase di sollevamento determina il ritiro del mare verso sud e verso ovest e dal fondo delle valli emergono le argille (Argille azzurre) e le sabbie marine (p2 e p3) che sono in parte sottoposte ad erosione.
A partire dal Pliocene superiore l‟intera area meridionale delle colline Pisane è interessata da una piega a largo raggio di curvatura, originata da un sollevamento epirogenetico (lento sollevamento; MAZZANTI e NENCINI, 1986) determinando l‟innalzamento delle formazioni plioceniche e pleistoceniche; inoltre dalla dorsale di Casciana Terme si creano due distinti
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sistemi idrografici, diretti uno verso est e l‟altro verso ovest, che danno origine rispettivamente ai fiumi Era/Sterza/Cascina (ad est) e Tora/Fine (ad ovest).
Nel Pleistocene inferiore si sviluppa una nuova fase distensiva, con sprofondamento tettonico e conseguente ingressione marina datata all'Emiliano. La nuova trasgressione interessa un'area meno vasta rispetto a quella del Pliocene e dà origine alla deposizione di sabbie argillose e di sabbie.
Le aree più a sud, interessate dal massimo sollevamento, sono maggiormente denudate fino alla messa a giorno delle argille plioceniche e dei conglomerati di base.
Figura 4 EVOLUZIONE PALEOGEOGRAFICA DELLA VALDERA IN RELAZIONE AI MOVIMENTI DELLE GRANDI LINEE DI FRATTURA (DA MAZZANTI 1961). A) MIOCENE SUPERIORE. IN GRISÈ LE ROCCE DEL SUBSTRATO;
IN NERO I DEPOSITI LACUSTRI. B) MIOCENE SUPERIORE (DURANTE L’EPISODIO EVAPORITICO). A RIGHE VERTICALI I DEPOSITI GESSIFERI. C) PLIOCENE INFERIORE. IN TRATTEGGIO LE SABBIE E I CONGLOMERATI;
A RIGHE ORIZZONTALI LE ARGILLE. D) PLIOCENE INFERIORE MEDIO. E) PLIOCENE MEDIO. F) L’ASPETTO ATTUALE.
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6 – QUADRO GEOLOGICO GEOMORFOLOGICO DELL'AREA
6.1 – GEOLOGIA
Nello stralcio della carta d’inquadramento geologico relativa alla zona d’indagine, estratto dalla nuova Carta Geologica della Toscana (Progetto CARG - Fg. 285020 - 1:10.000 Tav.01 - Fig. 2 e 3, i terreni affioranti sono appartenenti alla successione neogenica.
Le formazioni geologiche suddette sono state classificate secondo quanto proposto da M.
Marroni, R. Mazzanti e C. Nencini (1990): i sedimenti del Pliocene inferiore e medio, affioranti nell'area in esame, costituiscono un ciclo stratigrafico depositatosi a seguito del completo ripristinarsi delle comunicazioni tra Mediterraneo ed Atlantico. In particolar modo, le modalità della relativa trasgressione, si sarebbero realizzate con sostituzione improvvisa delle acque lacustri mioceniche da parte di quelle marine plioceniche.
Le formazioni presenti, a partire da quella stratigraficamente più bassa sono (Fig. 3 - TAV.01):
• Argille Azzurre (Pa) (Pliocene Inferiore - Medio): sono le tipiche argille grigio- azzurre, di facies marina franca, più o meno marnose e nella parte più alta limoso- sabbiose, localmente fossilifere; vi si intercalano brecce e conglomerati. Gli affioramenti delle Argille Azzurre sono concentrati nel settore SE del territorio comunale di Palaia, caratterizzato dalla presenza diffusa di aree calanchive, particolarmente evidenti proprio nei dintorni del borgo di Toiano, sebbene non presenti all'interno del perimetro di intervento.
• Sabbie (Ps) (Pliocene Medio): costituiscono il sedimento di chiusura (fase regressiva) del ciclo marino apertosi durante il Pliocene inferiore. Questa formazione è costituita da sabbie piuttosto fini, suddivise in grossi banchi omogenei, cui si intercalano livelli più grossolani a cemento calcareo-arenaceo, talora con stratificazione inclinata, ricchi di macrofossili di ambiente litorale e di spiaggia.
Sono frequenti anche intercalazioni di limi e sabbie argillose (Foto 1).
• Limi sabbiosi e argillosi (Pl) (Pliocene Medio); si tratta di livelli intercalazioni più o meno limosi e argillosi che si ritrovano al tetto della formazione Pa e che si
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ripetono più volte nel corpo della formazione Pa stessa. Questa formazione è costituita da limi e sabbie fini, di color azzurro, caratterizzate da una notevole matrice limo-argillosa la cui frazione fine, in alcuni orizzonti può divenire preponderante.
Risulta difficile discriminare quest'ultima formazione dalle sottostanti Argille Azzurre, poiché queste presentano nella parte alta, delle argille leggermente sabbiose del tutto analoghe alle sovrastanti sabbie argillose.
Gli affioramenti riconducibili alle formazioni Ps e Pl coprono la parte alta del territorio del borgo di Toiano e pertanto contribuiscono in modo determinante alla formazione di particolari lineamenti morfologici dei versanti.
Foto1: Sabbie Gialle (Ps) in affioramento all'interno dell'area boscata presente a valle del centro abitato di Toiano.
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Tale assetto è confermato anche dalla Carta Geologica del Comune di Palaia, in supporto alla Variante al R.U., come evidenziato in Fig. 5.
Nella suddetta cartografia si hanno in affioramento presso l'area di intervento così descritti:
Sabbie gialle “p3” – Pliocene Medio: sabbie generalmente fini, omogenee, suddivise in grossi banchi omogenei, cui si intercalano livelli più grossolani a cemento calcareo-arenaceo.
Sabbie argillose “p2” – Pliocene Medio: sabbie fini, di color azzurro, caratterizzate da una notevole matrice siltoso-argillosa, la frazione fine, in alcuni orizzonti può divenire preponderante. I livelli riconducibili alla “p2”, sono normalmente caratterizzati da una notevole concentrazione di fossili.
Figura 5 CARTA GEOLOGICA – SCALA ORIGINALE 1:10.000 - COMUNE DI PALAIA 2010
6.2 – IDROGRAFIA E IDROGEOLOGIA
Il reticolo idrografico e, in particolare quello del territorio di Toiano, si configura come tributazio dell’Arno. Il borgo, infatti, è situato ai margini settentrionali del bacino idrografico del torrente
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Carfalo affluente del torrente Roglio, a sua volta affluente di destra del fiume Era. Il sistema idrografico è costituito prevalentemente dal fiume Era che drena un bacino di 591 km², ricevendo come affluenti più rilevanti, oltre al Roglio, il Capriggine sulla destra e il Fosce, lo Sterza e il Cascina, sulla sinistra.
L‟Era corrisponde all'asse del bacino neogenico della Valdera, i cui versanti sono impostati principalmente in sabbie e secondariamente in argille.
I botri che defluiscono lungo il versante sud del rilievo collinare di Toiano, appartenenti al reticolo principale sono il Botro Ceco ed il Botro della Collina, entrambi affluenti di destra del Torrente Garfalo, a loro volta alimentati da impluvi del reticolo minore. Le linee di impluvio si sviluppano a valle dell’abitato a quote comprese tra 200 e 220 mt s.l.m.m. (Fig. 1 – TAV. 01).
I terreni affioranti nel sito di interesse, in condizioni naturali, ossia non modificate da processi esogeni, appartengono a tre distinte classi di permeabilità.
Sia le argille azzurre (Pa) che i limi sabbiosi e argillosi (Pl), presenti come intercalazioni all’interno delle sabbie gialle (Ps), presentano igroscopicità molto alta, tanto da risultare praticamente impermeabili.
Le sabbie Ps sono invece caratterizzate da permeabilità medio alta (Fig. 3 – Tav. 01) ed infine, la copertura detritico-eluviale ed anche il complesso dei terreni detritici di frana, presenti lungo il pendio esaminato, mediamente permeabili per porosità primaria sebbene la permeabilità possa aumentare localmente in funzione della componente detritica presente.
La carta di supporto alla Variante al R.U. del 2010 (Fig. 6) in riferimento alla Vulnerabilità Idrogeologica segnala, per le fasce di territorio ad essi corrispondenti, rispettivamente Vulnerabilità MEDIA, BASSA ed IRRILEVANTE.
Per quanto concerne la presenza d’acqua nel terreno, è stato rilevato, mediante piezometri istallati in corrispondenza di sondaggi geognostici visibili in Fig. 3 – TAV. 02 che la superficie freatica, dalla base della formazione delle sabbie argillose (p2), nella parte sommitale dell'area del distretto di frana, si diparte con un andamento che segue la pendenza del pendio: l’acqua si trova a poco più di un metro di profondità dal piano campagna nei piezometri posti lungo il versante (PZ2 e PZ3) mentre si abbassa molto procedendo verso la sommità del pendio (tanto che PZ1 appare talvolta asciutto o con livelli tra 38.64 e 35.55 dal p.c.).
Quanto detto consente di dedurre che, in concomitanza con eventi meteorici particolarmente significativi il pendio possa effettivamente trovarsi in condizioni di completa saturazione.
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Un altro elemento degno di nota è lo spartiacque presente lungo la direttrice Palaia –Toiano, disposto lungo il crinale a monte dell’area di interesse ed evidenziato dalle cartografie comunali, che delimita i bacini convergenti verso Nord da quelli diretti verso Sud e Sud Ovest.
Figura 6CARTA DELLA VULNERABILITA’ IDROGEOLOGICA – SCALA ORIGINALE 1:10.000 COMUNE DI PALAIA 2010
Si fa notare che il sistema di Botri discendenti sul versante meridionale della collina di Toiano
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era già segnalato nelle basi cartografiche sulla mappa catastale ottocentesca (Fig. 7).
Figura 7 CATASTO STORICO
6.3 – GEOMORFOLOGIA
L’analisi dell’assetto geomorfologico del sito indagato è stata eseguita tenendo conto di quanto già descritto nel contesto degli elaborati tematici facenti parte integrante degli atti di pianificazione del Comune di Palaia (P.S. 2003 – R.U. 2006 - VAR. R.U. 2010), nonché di quanto argomentato dalla campagna di Indagini e Monitoraggi eseguita presso l’area nel Luglio 2011 con fondi regionali.
6.3.1–CARATTERI GENERALI DELL’AREA INDAGATA
L’assetto geomorfologico del territorio di Palaia è riconducibile a due fattori fondamentali:
la presenza di formazioni sostanzialmente omogenee costituite da alternanza di sabbie ed argille (più o meno limose) depositatesi nel Pliocene Medio (p2 - p3) e nel Pleistocene Inferiore (q2 - q3)
la forte erosione subita da dette formazioni nelle fasi successive alla regressione marina conseguenti a loro volta ai massimi sollevamenti subiti dall’area nel Pliocene
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Medio e nel Pleistocene Medio - Superiore (fase “epirogenetica”). Detto sollevamento spiega la prevalenza delle argille stesse nel settore SE di Palaia rispetto al resto del territorio comunale.
Il risultato è quello di un paesaggio con forme assai accentuate costituito da valli fluviali incassate e con pareti molto acclivi, verso le quali convergono numerosi impluvi laterali di varia estensione. Caratteristica delle valli principali è il fondo piatto ed alquanto esteso dovuto agli abbondanti depositi alluvionali che si addentrano fin quasi alle testate; questo dipende dalla facile erodibilità dei terreni affioranti, per cui nelle fasi di piena i corsi d’acqua trasportano rilevanti quantitativi di materiali solidi.
L’evoluzione geomorfologica del territorio è tipica delle colline pisane ed è condizionata dall’assetto strutturale della regione e dalla natura litologica.
Come già detto, infatti, sia le argille azzurre (Pa) che i limi sabbiosi e argillosi (Pl), presenti come intercalazioni all'interno delle sabbie gialle (Ps), presentano igroscopicità molto alta, tanto da risultare praticamente impermeabili, per questo, nella stagione calda e asciutta, si allontanano solo le parti più superficiali che si essiccano per evaporazione, si contraggono e si fessurano mutando le caratteristiche fisico-chimiche e tessiturali.
Questo fenomeno favorisce lo sviluppo piuttosto veloce di suoli a permeabilità molto diversa da quella delle argille non alterate con conseguente diversa risposta rispetto ai fenomeni erosivi.
Nei suoli così derivati dalle argille, ampiamente fessurati e a permeabilità maggiore di quella del sedimento originario, si sviluppa un lento deflusso ipodermico con appesantimento delle masse di suolo, senza un aumento della instabilità dei versanti, che tuttavia può essere fortemente compromessa dalla caduta dei valori di resistenza al taglio, in presenza di grande quantità d’acqua. In questo caso si producono frequenti episodi di soliflusso e frane di scoscendimento, ossia fenomeni di erosione di “massa” in corrispondenza delle parti più acclivi dei versanti.
Nelle argille inalterate o poco alterate, praticamente impermeabili, prevalgono invece il dilavamento superficiale e l’erosione incanalata; si sviluppano numerosi solchi paralleli secondo la massima pendenza (rivoli), la cui evoluzione va nel senso del maggiore approfondimento e della progressiva associazione, con il risultato dell’allargamento dei canali e della diminuzione del loro numero. Si tende, quindi, a quelle forme incanalate, note principalmente come
“calanchi” (Foto 2).
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Foto2: Forme calanchive presenti ad est del centro abitato di Toiano.
Nelle sabbie gialle (p3) appartenenti alla Formazione Villamagna, che sono più permeabili, le acque dilavanti hanno un'azione meno energica, come è dimostrato dalla conservazione di ampie aree a morfologia pianeggiante, o come nel caso di Toiano, sub-pianeggiante a seconda dell’inclinazione dei banchi.
L‟erosione avviene maggiormente in corrispondenza delle testate di questi ultimi che presentano una “leggera” giacitura a reggipoggio e che arretrano per asportazione di granuli sulle superfici e, più velocemente, per distacco di masse in crolli successivi dovuti a scalzamenti della base collegati alla più rapida erosione delle argille sottostanti.
Ciò porta alla formazione di pareti vicine alla verticale, ossia alle «balze», talvolta interrotte da superfici subpianeggianti corrispondenti al tetto dei banchi più resistenti, costituite da livelli più cementati (arenarie) (Foto 3). In linea generale, comunque, nel complesso dell'area indagata è possibile constatare che le formazioni ove sono diffusi i fenomeni franosi di scivolamento sono quelle a prevalente componente argillosa, mentre quelli a dominante sabbiose risultano per lo più interessate da crolli e/o ribaltamenti.
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Foto3: Piccolo esempio di "salto morfologico" presente nella zona prossima al Cimitero di Toiano.
Questi elementi si riflettono, ovviamente anche sulla acclività del territorio analizzato, che appare caratterizzato da un’ampia variabilità di pendenze: con classi che caratterizzano zone subpianeggianti concentrate sopratutto in corrispondenza del tessuto urbano, leggermente acclivi nelle aree sommitali e nelle aree di fondovalle, associate a soglie di pendenze molto elevate (Fig. 8).
L'abitato si dispone in area di crinale intorno ad una quota media di 281.5 m s.l.m.m., ma sul lato sud il versante assume un andamento molto acclive, con pendenze comprese anche del 50% o superiori, tra quota 278 e 256 m s.l.m.
Al di sotto di tali quote e, approssimativamente fino alla Strada Comunale di Toiano, la morfologia alterna tratti ripidi e fasce di territorio pianeggianti, fino ad addolcirsi in modo netto, con ampie aree oggetto di insediamenti agricoli ed oliveti, nella porzione sud del tratto di territorio analizzato: qui, il tracciato stradale si dispone in corrispondenza di terreni con pendenze tra il 15 ed il 25% (Foto 4 e 5).
Soglia di erosione Scoscendimento
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Figura 8 CARTA DELLA ACCLIVITA’ – ESTRATTO DA P.S. DI TOIANO 2003
Foto4: Area subpianeggiante con oliveto lungo la Strada Comunale di Toiano, nel pressi della congiunzione della piccola viabilità forestale diretta verso l'accesso ovest al paese, visibile la canaletta di
monte per il drenaggio delle acque superficiali.
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Foto5: Strada Comunale di Toiano, nel pressi della congiunzione della piccola viabilità forestale diretta verso l'accesso ovest al paese, tratto a debole pendenza (punto di scatto con direzione O), visibile la canaletta di valle
della strada diretta verso SO.
6.3.2–FOTOINTERPRETAZIONE
Ai rilievi di tipo geomorfologico eseguiti in loco nel contesto degli studi sopra citati, nonché da parte della scrivente, è stato associato lo studio in fotointerpretazione dei fotogrammi relativi al volo 2003, confrontati con le foto aeree relative a voli effettuati negli anni 1954, 1965, 1976 e 1983. Se ne riportano in seguito i tratti salienti.
Il volo del 1954 fa notare la presenza di un corpo di frana antica, in giallo in Fig. 1 – TAV. 02, alle cui spalle è presente una grande scarpata che si sviluppa in prossimità dell’area di crinale, a ridosso del piccolo borgo, con una andamento E-W. Questi elementi sono invariati nei fotogrammi del ’76, in cui però si manifestano tre nuovi corpi di frana che si collocano nella parte più a monte del versante, con la neoformazione delle rispettive scarpate, che corrispondono ai lobi sommitali del corpo di frana di Fig. 1 – TAV. 02.
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Nel versante meridionale la situazione tende a variare in maniera considerevole nei fotogrammi del 2003, soprattutto lungo la scarpata a ridosso dell’abitato.
Si attivano, infatti, due frane di limitate estensioni; una di queste mostra una tipologia di movimento prevalentemente di colamento, responsabili, tra l’altro delle lesioni a carico degli edifici del borgo. Solo la piccola frana più in basso a ovest non manifesta più uno stato di attività.
Quello che più risalta dall’analisi delle foto aeree è la preponderante azione dell’erosione superficiale ed incanalata che ha modificato il territorio al contorno. Particolari forme riconducibili a lobi ed ondulazioni in terreni prevalentemente argillosi fanno ipotizzare la presenza di fenomeni di soliflusso; questa manifestazione non si presenta in maniera spiccata poiché non si notano scollamenti del manto vegetale o “piegamento” delle colture presenti.
Nelle zone attigue alla frana antica, al di fuori quindi dell’area di intervento, si sviluppa il fenomeno calanchivo, tipico di questi paesaggi; esso, relativamente distante dal borgo di Toiano sembra aver nel corso degli anni ridotto la sua estensione portandosi oggi in certi punti proprio a ridosso della strada che collega Palaia a Toiano. Come già accennato precedentemente, la presenza dei banchi sabbiosi ha inibito l'arretramento del fenomeno calanchivo con conseguente tendenza all’approfondimento ed all’aumento della pendenza.
6.3.3–GEOMORFOLOGIA LOCALE
Il borgo medievale di Toiano, estremamente esposto a fenomeni di instabilità e di erosione superficiale; si trova ubicato in corrispondenza di una struttura monoclinale, debolmente immergente verso WSW, che influisce fortemente sulla distribuzione delle vistose forme gravitative e di erosione lungo i versanti del colle su cui esso sorge.
I dissesti di Toiano sono noti, infatti, già da tempo: citati dal TARGIONI TOZZETTI (1769) e ricordati da ALMAGIA‟ R. (1907), che riferisce di ripetuti franamenti negli anni attorno al 1900.
Detti fenomeni sono stati più volte oggetto di interesse da parte della cronaca. Il borgo, infatti, rientra tra quelli presi in esame dalla Protezione Civile, ai sensi della Legge n. 120/1987.
Relativamente alla morfologia gravitativa, si riconoscono molte frane, a volte non cartografabili, che lambiscono il territorio di Toiano (Foto 6). Trattasi di scorrimenti rotazionali che si verificano
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per superamento della resistenza al taglio all' interno di una massa che può essere omogenea o presentare stratificazioni.
Generalmente questi dissesti presentano una superficie di rottura arcuata, con concavità verso l'alto e può essere di neoformazione o in parte preesistente. Alla superficie di scorrimento principale sono spesso associate superfici secondarie. Sono ricorrenti in rocce plastiche, ma anche in ammassi omogenei a vario grado di cementazione ed in coltri alterate.
Foto6: Piccolo esempio di scivolamento superficiale visibile lungo la viabilità comunale.
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Vaste aree del distretto analizzato sono interessate da soliflusso generalizzato, fenomeno tipico di versanti a composizione prevalentemente argillosa. Sono fenomeni sub superficiali che interessano generalmente i primi 50 cm – 1.0 mt e che originano una morfologia a lobi ed ondulazioni. Nella fascia caratterizzata, invece dall'affioramento di orizzonti a dominante sabbiosa sono frequenti fenomenologie di crollo o ribaltamento (Foto 7)
Foto7: Fenomenologia di distacco per ribaltamento a carico di terreni a dominante sabbiosa.
Al momento dei sopralluoghi, effettuati nel mese di Novembre 2014, successivamente ad un periodo caratterizzato da giorni piovosi, i terreni superficiali risultavano interessati da una forte
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imbibizione. Ben visibili apparivano i tratti geomorfologici sopra descritti, con la tendenza da parte dei terreni a dominante argillosa a dare luogo a ruscellamenti incanalati, ben visibili al ciglio di piccoli salti morfologici (Foto 8) ed anche lungo la stessa strada per Toiano, delimitata da canalette di scolo su entrambi i lati, e caratterizzate da una buona tendenza all'approfondimento (Foto 9).
Foto 8: Deflusso incanalato, osservato lungo la Strada Comunale.
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Foto9: Canaletta in erosione lungo il lato di monte della strada comunale, direzione SO.
A livello dei monitoraggi relativi alle sonde inclinometriche, si rileva una totale assenza di movimento sul periodo considerato; l'inclinometro posto a quota circa 265 m s.l.m. a ridosso degli edifici dell'abitato di Toiano (I3:20 m) e quello posizionato alla quota di circa 215 m s.l.m..installato lungo la strada che percorre il limite superiore del corpo di frana (I4: 40 m), non evidenziano movimenti profondi.
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MODELLO GEOTECNICO
7 – QUADRO STRATIGRAFICO PARAMETRICO
7.1 - CAMPAGNA DI INDAGINE
La ricostruzione del modello geotecnico del sito è stata effettuata facendo riferimento alla campagna condotta in sito nel contesto del programma di indagini e monitoraggi effettuato da GeoEcoEnginiering Srl; Centro di Geotecnologie dell’Università di Siena; Elementi - Studio Associato di Progettazione Ambientale, presentato nel Luglio 2011 e finanziato dalla Regione Toscana con Del. G.R. n.157 del 25/03/2007.
In particolare, sono stati presi a riferimento tutti i punti di indagine geognostica e gli allineamenti di indagine geofisica ubicati presso il versante collinare disposto sul lato sud di Toiano, tra i quali sono stati poi selezionati ed analizzati quelli ritenuti più significativi in relazione a quanto in progetto:
• N. 3 SONDAGGI GEOGNOSTICI: I.3 attrezzato con canna inclinometrica, PZ1 attrezzato a piezometro, I4 attrezzato con canna inclinometrica)
• ANALISI DI LABORATORIO
• N. 4 PENETROMETRIE: P1, P2a/b, P3, P5;
• N. 2 INDAGINI SISMICHE A RIFRAZIONE (AA’ Onde S ed Onde P; OO' Onde P)
• N. 1 TOMOGRAFIA ELETTRICA (AA')
Per l’ubicazione delle indagini si rimanda alla Tav. 02 - Fig.3, per gli elaborati delle prove all’Annesso.
7.1.1–SONDAGGI GEOGNOSTICI CON PROVE SPT ED ANALISI DI LABORATORIO
I sondaggi sono stati eseguiti con Beretta T51 e T41 a carotaggio continuo, con sistema tradizionale ad aste per mezzo di una perforatrice a rotazione idraulica equipaggiata con gli accessori idonei e necessari a svolgere correttamente l'indagine. Tali perforazioni sono state realizzate a secco nei terreni coesivi e con l'ausilio di acqua nei terreni sciolti o per l'inserimento delle tubazioni di rivestimento utilizzando come utensile di perforazione un carotiere semplice e/o doppio con corona con prismi in widia e/o diamante avente diametro 101 mm.
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A sostegno della parete del foro, in presenza dei livelli incoerenti, è stata installata una tubazione metallica di rivestimento del diametro di 127 mm.
All'interno di tali sondaggi sono state eseguite prove SPT e sono stati prelevati campioni su cui effettuare analisi di laboratorio; il prelievo di campioni indisturbati è stato eseguito mediante un apposito campionatore a pareti sottili della tipologia “Shelby” con fustella in acciaio inox di diametro pari a 88,9 mm e spessore di 2 mm.
I sondaggi hanno fornito le seguenti indicazioni litostratigrafiche, riscontrabili anche in Fig. 9:
Sondaggio I3: Perforazione a carotaggio continuo sino alla profondità di 20,0 m dall'attuale piano campagna. Con tale perforazione sono state attraversate successioni di depositi marini pliocenici con una successione costituita prevalentemente dapprima da sabbie limose e successivamente da limi e sabbie argillose.
In particolare al di sotto di uno spessore di terreno di riporto e di suolo vegetale di 0,80 m si rinviene uno spessore di 15,1 m costituito da sabbia a granulometria prevalentemente medio fine e subordinatamente medio-grossolana di color marrone bruno giallastra da debolmente limosa a limosa, talora con livelli di limo con sabbia e sabbioso. Tra 15,10 e 15,25 m dal p.c. si ha un livello di limo sabbioso argilloso di colore marrone bruno grigiastro che segna il passaggio con la successione seguente, presente sino a 16,35 m dal p.c., costituita dall'alternarsi di limo con sabbia e sabbioso e di sabbia con limo e limosa, da argilloso a talora con argilla. Il colore è generalmente grigio azzurro. Tra 16,35 e 19,5 m dal p.c. si ha un'alternanza di limo con sabbie e sabbia con limo, argilloso, color marrone bruno grigiastro. Gli ultimi cinquanta centimetri della perforazione hanno interessato sabbie con limo argillose di color grigio azzurro.
Sondaggio I4: Perforazione a carotaggio continuo sino alla profondità di 20,0 m dall'attuale piano campagna. Con tale perforazione sono state attraversate successioni di depositi marini pliocenici con una successione costituita prevalentemente dapprima da sabbie limose e successivamente da limi argilloso sabbiosi.
In particolare al di sotto di uno spessore di suolo vegetale di 0,30 m si rinviene uno spessore di 3,2 m costituito da sabbia da limosa a con limo e subordinatamente da limo con sabbia di colore bruno giallastro. Tra 3,2 e 6,45 m dal p.c. si ha una successione costituita da limo argilloso debolmente sabbioso di colore bruno verdastro, talora con fiamme color grigio, a cui seguono 18,9 m costituiti da limo argilloso di colore grigio verde a tratti debolmente sabbioso con intercalazioni tra 12,7 e 13,2 m dal p.c. di livelli decimetrici di sabbia limosa e con limo e, tra 25,35 e 27,7 m dal p.c., di uno spessore di limo con argilla, sempre di color grigio verde. Limo con argilla a tratti debolmente sabbioso di color grigio verde si rinviene anche tra 30,0 e 39,0 m dal p.c.. Il metro finale di perforazione ha incontrato limo argilloso debolmente sabbioso di color grigio verde.
Sondaggio Pz1: Perforazione a carotaggio continuo sino alla profondità di 40,0 m dall'attuale piano campagna. Con tale perforazione sono state attraversate successioni di depositi marini pliocenici con una successione costituita prevalentemente dapprima da sabbie limose e successivamente da limi sabbioso argillosi.
In particolare al di sotto di uno spessore di suolo vegetale di 0,40 m si rinviene uno spessore di 25,3 m costituito da sabbia a granulometria da medio-fine a medio- grossolana, generalmente limosa, talora con limo o debolmente limosa color marrone
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bruno giallastro, a cui si intercalano livelli di limo sabbioso e con sabbia a tratti debolmente argilloso di color bruno giallastro. Presenza di resti di fossili marini. Tra 25,7 m dal p.c. sino a fondo foro si ha una successione costituita da limo sabbioso debolmente argilloso a limo argilloso debolmente limoso di colore grigio verde.
Figura 9 SEZIONE CON UBICAZIONE DEI SONDAGGI GEOGNOSTICI4
Come detto, in corrispondenza dei sondaggi a carotaggio continuo sono state eseguite prove SPT.
La prova SPT, che si esegue all'interno dei fori di sondaggio durante l'avanzamento del carotaggio consiste nel far penetrare la punta, che nelle indagini in esame era una punta conica
“chiusa”, posata in fondo al foro, per due tratti successivi, registrando il numero di colpi di maglio (maglio di 63,5 kg lasciato cadere da una altezza di 76 cm). Il primo tratto detto di avviamento, corrisponde a un avanzamento di 15 cm (ivi inclusa l'eventuale penetrazione iniziale per proprio peso) e il relativo numero di colpi è designato come N1. Se N1 = 50 l'avanzamento è minore di 15 cm, e l'infissione viene sospesa (“rifiuto”) e la prova viene considerata conclusa annotando la relativa penetrazione (ad es. N1 = 50/13 cm).
Se il tratto di avviamento è superato con N1 < 50, la prova prosegue e il campionamento viene infisso per un secondo tratto di 30 cm, contando separatamente il numero di colpi necessario
4Indagine e monitoraggio (codice identificativo per Toiano 8033 - cfr. All. A Del. G.R. n. 157/2007) Fin. Del. G.R. n.157 del 25/03/2007.
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per la penetrazione dei primi e dei secondi 15 cm (N2 e N3) fino al limite di 50 colpi (N2 + N3
< 50). Se con N2 + N3 = 50 non si raggiunge l'avanzamento di 30 cm, si regista il “rifiuto” e la relativa penetrazione. Le specifiche delle prove S.P.T. eseguite durante l'esecuzione dei carotaggi presi a riferimento sono i seguenti:
Profondità N1-N2-N3
I3 3,0-3,45 12-12-14
I4 4,0-4,45 3-6-7
8,0-8,45 3-9-11 12,0-12,45 6-8-12
Pz1 2,4-2,5 35 50/13 cm Rif 7,3-7,73 27-32-50/13 cm Rif
Sempre all'interno dei sondaggi sono stati prelevati campioni destinati ad analisi di laboratorio;
in questa sede riporteremo solo i risultati dei campioni prelevati in corrispondenza di I.4 e PZ1:
I4: RISULTATI ANALISI DI MECCANICA DELLE TERRE
Campione I4C1 prelevato tra 3.60 e 4.00 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente limosi. Classificazione U.S.C.S. - CL “argille inorganiche di bassa plasticità”.
W = 20.1%, LL = 33.6%, LP = 22.2%, Ip = 11.4%, Ic = 1.2; LR = 17.0%.
φ' = 29°; c' = 13.0 kPa φ'res = 18°; c'res = 0.0 kPa ELL = 131.0 kPa
Campione I4C2 prelevato tra 7.50 e 8.00 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente limosi. Classificazione U.S.C.S. - CL - ML - OL “argille inorganiche di bassa plasticità, limi inorganici di bassa plasticità e argille organiche di bassa plasticità”.
W = 21.8%, LL = 34.7%, LP = 23.9%, Ip = 10.8%, Ic = 1.2; LR = 16.0%.
φ' = 22°; c' = 33.0 kPa φ'res = 17°; c'res = 0.0 kPa ELL = 150.0 kPa
Campione I4C3 prelevato tra 11.50 e 12.00 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente limosi. Classificazione U.S.C.S. - ML “limi inorganici di bassa plasticità”.
W = 18.3%, LL = 21.3%, LP = 19.0%, Ip = 2.3%, Ic = 1.3.
Campione I4C4 prelevato tra 20.00 e 20.40 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente argillosi. Classificazione U.S.C.S. - CL
“argille inorganiche di bassa plasticità”.
W = 17.1%, LL = 31.6%, LP = 18.1%, Ip = 13.4%, Ic = 1.1.
Campione I4C5 prelevato tra 35.50 e 35.75 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente argillosi. Classificazione U.S.C.S. - CL
“argille inorganiche di bassa plasticità”.
W = 16.9%, LL = 37.1%, LP = 20.8%, Ip = 16.3%, Ic = 1.2.
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PZ1: RISULTATI ANALISI DI MECCANICA DELLE TERRE
Campione PZ1C1 prelevato tra 2.00 e 2.840 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente sabbiosi. Classificazione U.S.C.S. - CL - ML
“argille inorganiche di bassa plasticità e limi inorganici di bassa plasticità”.
W = 17.6%, LL = 25.0%, LP = 19.9%, Ip = 5.0%, Ic = 1.5.
Campione PZ1C3 prelevato tra 25.00 e 25.40 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente limosi. Classificazione U.S.C.S. - CL - ML
“argille inorganiche di bassa plasticità e limi inorganici di bassa plasticità”.
W = 17.7%, LL = 28.1%, LP = 21.3%, Ip = 6.8%, Ic = 1.5.
Campione PZ1C4 prelevato tra 35.00 e 35.40 m di profondità dal p.c. e riferibile ai depositi pliocenici prevalentemente sabbiosi. Classificazione U.S.C.S. - CL - ML “argille inorganiche di bassa plasticità e limi inorganici di bassa plasticità”.
W = 15.0%, LL = 29.2%, LP = 21.6%, Ip = 7.6%, Ic = 1.9.
7.1.2–PROVE PENETROMETRICHE DPSH
La prova di tipo dinamico superpesante (DPSH) consiste nell’infiggere a percussione una punta troncoconica standardizzata nel terreno, valutando ogni 20 cm il numero dei colpi (N20) necessari all’avanzamento e permette di ricavare successivamente, in base al numero di colpi N20 equiparati al valore standardizzato NSPT, il valore dei principali parametri geomeccanici (ϕ=angolo di attrito; E=modulo edometrico; γ=peso in volume del terreno).
Mediante le prove penetrometriche dinamiche non è possibile ricavare in modo diretto informazioni dettagliate sulle caratteristiche granulometriche dei terreni attraversati (ghiaie, sabbie, limi, argille), tuttavia nel caso specifico si è tarato il risultato di ogni verticale tenendo conto degli affioramenti e dei risultati di indagini effettuate nelle vicinanze.
Le profondità raggiunte dalle prove considerate sono le seguenti:
P1 8,6 m dal p.c.
P2A 3,0 m dal p.c.
P2B 3,4 m dal p.c.
P3 3,6 m dal p.c.
P5 4,8 m dal p.c.
7.1.3–SISMICA A RIFRAZIONE E TOMOGRAFIA ELETTRICA
Nello specifico si è preso a riferimenti gli stendimenti AA’ e OO’, relativi alle indagini sismiche in onde P, AA’ relativamente alle inde S a per alle indagini di resistività elettrica.
I rilievi sismici a rifrazione hanno previsto la realizzazione di dodici stendimenti di lunghezza pari a 115 m con distanza intergeofonica pari a 5 m. Per le acquisizioni in onde P sono stati
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utilizzati 24 geofoni a 14 Hz, tempo di campionamento di 0,5 ms e tempo di registrazione di 0,5 s. Per le acquisizioni in onde S sono stati utilizzati 24 geofoni a 10 Hz, tempo di campionamento pari a 0,5 ms e tempo di registrazione pari a 1 s.
I rilievi geoelettrici sono stati eseguiti con lunghezza impostata pari a 189 m con l’utilizzo di 64 elettrodi posti ad una distanza costante di 3 m
Stendimento AA’ - Onde P
· Primo sismostrato – si rileva un livello di spessore variabile tra 5 e 10 m con velocità inferiori a circa 900 m/s. Queste caratteristiche sono attribuibili al terreno di copertura ed al sottostante orizzonte di sabbie fini e grossolane con grado di addensamento medio-alto.
· Secondo sismostrato – si rileva uno strato eterogeneo dal punto di vista geologico, che si sviluppa per uno spessore variabile tra 10 e 20 m con velocità comprese tra 900 e 1700 m/s.
Queste caratteristiche sono attribuibili a litofacies limoso-sabbiose che si intercalano eteropicamente a quelle limoso-argillose.
· Terzo sismostrato – stratigraficamente sottostante al precedente sismostrato, si riscontra la presenza di depositi prevalentemente argillosi con velocità superiori a 1700 m/s ed un grado di compattazione crescente con la profondità.
Stendimento AA’ - Onde S
Primo sismostrato – si rileva un livello di spessore variabile dai 3 m nella parte NW ai 10 m in quella SE con velocità inferiori a circa 400 m/s. Queste caratteristiche sono attribuibili al terreno
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di copertura ed al sottostante orizzonte di sabbie fini e grossolane con grado di addensamento medio-alto.
Secondo sismostrato – si rileva uno strato eterogeneo dal punto di vista litologico, che si sviluppa per uno spessore variabile tra 15 e 25 m con velocità comprese tra 400 e 550 m/s. Queste caratteristiche sono attribuibili a litofacies limoso-sabbiose che si intercalano eteropicamente a quelle limoso-argillose ma tali passaggi, a causa del limitato range di velocità, non sempre risultano nettamente distinguibili.
Terzo sismostrato – nella porzione inferiore della tomografia si riscontra la presenza di argille con un grado di compattazione crescente con la profondità e velocità superiori a 550 m/s.
Stendimento OO’ - Onde P
Primo sismostrato – si rileva un livello di spessore pressoché costante di circa 5 - 7 m con un andamento parallelo al profilo topografico, che presenta valori di velocità fino a circa 900 m/s.
Queste caratteristiche sono attribuibili al terreno di copertura ed al sottostante orizzonte di sabbie fini e grossolane con grado di addensamento medio-alto.
Secondo sismostrato – si rileva uno strato eterogeneo dal punto di vista litologico; presenta uno spessore di circa 20 m con valori di velocità comprese tra 900 e 1700 m/s. Queste caratteristiche sono attribuibili a litofacies limoso-sabbiose che si intercalano eteropicamente a quelle limoso-argillose.
Terzo sismostrato – stratigraficamente sottostante al precedente sismostrato, si riscontra la presenza di un livello con andamento non uniforme dei depositi prevalentemente argillosi, ad
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una profondità di circa 25-30m, con un grado di compattazione crescente con la profondità, la cui velocità presenta valori superiori a 1700 m/s.
Stendimento AA’ – Tomografia Elettrica
Dal piano campagna fino alla profondità massima di circa 7 m, si evidenzia una copertura che presenta valori di resistività elevati, compresi tra 50 e 1500 Wm in relazione all’aumento granulometrico, variabili da grossolane nella parte iniziale della tomografia (spessore di circa 7 metri), a sabbie fini (spessore di circa 5 metri nella parte finale e molto assottigliato nella parte centrale); tali depositi sono associabili alle sabbie grossolane, sabbie fini e sabbie limose. In questo senso, la scala cromatica e stata strutturata in modo tale da evidenziare maggiormente le anomalie di resistività.
Stratigraficamente sottoposto allo strato sabbioso, si sviluppa per uno spessore costante di 10- 15 metri la litologia limosa con presenza di argilla, giustificata da valori di resistività inferiori a 50 Wm, in alcuni sondaggi e stata riscontrata la presenza di una falda (sondaggio I5 e Pz3) che contribuirebbe alla sensibile diminuzione dei valori di resistività.
Ad una profondità di circa 15 metri dal p.d.c. sono presenti limi argillosi con valori di resistività inferiori a 80 Wm, riscontrati nella parte centrale della sezione e i limi sabbiosi con valori di resistività compresi tra 300 Wm e 80 Wm, presenti ai lati della stessa; inglobati nei limi sabbiosi talvolta sono presenti livelli di sabbie piu cementate, con valori di resistività superiori a 300 Wm in relazione al grado di cementazione.
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