1. INTRODUZIONE
1.1 Premessa
In ampie aree montane e collinari del bacino del fiume Serchio affiora l’arenaria Macigno sovrastata localmente da depositi detritici e eluvio-colluviali derivati dal disfacimento fisico-chimico del substrato roccioso.
Gli spessori dei depositi variano da pochi decimetri a diversi metri e sono molto eterogenei, infatti, hanno una composizione granulometrica che può andare dai limi alle ghiaie con l’eventuale presenza di ciottoli di dimensioni centimetriche.
La caratterizzazione litologica e geotecnica di queste coperture detritiche presenta dei problemi, in quanto, è limitata la possibilità di eseguirvi sondaggi geognostici per le difficoltà che spesso si hanno nell’accedere ai versanti dove affiorano e per limiti economici. Inoltre, in questi terreni a prevalente comportamento granulare non è di regola possibile, con mezzi e apparecchiature semplici, prelevare campioni a disturbo limitato o indisturbati da sottoporre, in laboratorio, a prove per la determinazione delle caratteristiche meccaniche (resistenza, deformabilità, ecc.).
Per cui nasce la necessità di utilizzare prove in situ di facile esecuzione e più economiche. Tali indagini sono rappresentate da prove penetrometriche dinamiche continue, molto utilizzate in lavori di geologia tecnica dai liberi professionisti, e soprattutto da quelle eseguite con penetrometri definibili come medi (DPM) secondo la classificazione basata sul peso della massa battente. Queste strumentazioni, grazie alla loro praticità e facilità di trasporto, sono quelle maggiormente utilizzate in luoghi di difficile accesso.
Attraverso le prove penetrometriche è possibile valutare lo stato di addensamento dei terreni; inoltre in letteratura tecnica si ritrovano numerose correlazioni empiriche che permettono di calcolare i parametri geotecnici dai risultati delle prove penetrometriche. La scelta delle giuste correlazioni è fondamentale per non andare incontro a degli errori anche rilevanti.
Conoscere le caratteristiche fisico-meccaniche (densità relativa DR, angolo di
resistenza al taglio φ’) delle coperture detritiche dell’arenaria Macigno è importante in
considerazione della grande suscettibilità ai dissesti che tali depositi hanno mostrato in aree montano-collinari in occasione di eventi piovosi intensi e/o prolungati, come quelli avvenuti nel novembre 2000 in provincia di Lucca. A seguito di tali eventi si sono verificate, essenzialmente, frane caratterizzate da movimenti superficiali di scorrimento di detrito evoluti rapidamente in colate rapide di detrito definibili come complex, debris slides – debris flow o soil slips debris flows; tali movimenti si sono innescati prevalentemente nelle concavità elementari dei versanti e nella maggior parte dei casi si sono incanalati in torrenti, ma talora anche in impluvi appena accennati, diventando particolarmente distruttivi in presenza di variazioni morfologiche del corso d’acqua (restringimenti, cambi di pendenza, ecc) (D’AMATO AVANZI et alii, 2001).
I dissesti avvenuti nel novembre 2000 si sono concentrati su alcuni versanti; altri pendii invece, pur avendo le stesse caratteristiche geologiche e morfologiche, sono rimasti stabili (D’AMATO AVANZI et alii, 2001). Questo è dovuto, probabilmente, alle differenze nelle caratteristiche fisico-meccaniche delle coperture detritiche; tali differenze possono essere messe in evidenza ricavando i parametri geotecnici delle coperture a partire da una grande quantità di dati provenienti da indagini geotecniche in situ.
Infine, i parametri ricavati possono essere il punto di partenza per effettuare, con programmi appositi, una serie di analisi di stabilità all’equilibrio limite utili a capire le condizioni idrauliche e geotecniche delle coperture che portano allo sviluppo di superfici di scivolamento lungo i versanti e a movimenti franosi.
1.2 Scopi e metodologie di lavoro
L’obiettivo principale che si propone questo studio è quello di caratterizzare da un punto di vista geotecnico le coperture detritiche dell’arenaria Macigno utilizzando i risultati ottenuti da prove penetrometriche dinamiche medie (DPM) attraverso i quali è possibile ricavare dei valori medi dell’angolo di resistenza al taglio (φ’), caratteristici di questi terreni; tali valori possono essere utilizzati in analisi di stabilità con la tecnica dell’equilibrio limite. Queste analisi, effettuate sia in assenza che in presenza di falda, possono mettere in evidenza l’influenza del regime della falda e delle caratteristiche
geometriche dei pendii e fisico-meccaniche dei depositi sulle condizioni di equilibrio dei terreni considerati.
La fase iniziale di ricerca dati ha permesso, grazie alla disponibilità di enti pubblici e studi privati di geologia, di acquisire una grande quantità di indagini geotecniche e sismiche eseguite in molte zone del bacino del fiume Serchio dove affiora la formazione del Macigno. Tra il materiale raccolto ci sono indagini sismiche, utili a valutare spessore e geometria degli strati detritici, e sondaggi geognostici in corrispondenza dei quali, in alcuni casi, sono state effettuate prove SPT (Standard Penetration Test) e sono stati prelevati dei campioni successivamente analizzati in laboratorio.
La disponibilità di diverse tipologie di indagini è stata importante in quanto a permesso di confrontare i parametri geotecnici ottenuti da prove penetrometriche medie (DPM) con quelli ricavati da prove penetrometriche standard SPT eseguite in foro di sondaggio e da prove di laboratorio, potendo così verificare la validità delle prove DPM per gli obbiettivi preposti.
Le correlazioni empiriche utilizzate per ricavare densità relativa (DR) e angolo di
resistenza al taglio (φ’) sono relative alla prova standard SPT, di conseguenza è stato necessario analizzare le caratteristiche tecniche dei penetrometri DPM utilizzati dalle ditte esecutrici in modo tale da correlare, in base al rendimento energetico, il numero di colpi (N10) ottenuto con l’utilizzo di tali penetrometri, con il numero di colpi (NSPT)
della prova standard.
Le prove a disposizione sono state eseguite sia su depositi detritici in posto sia su depositi di frana, quindi si è cercato di verificare se, con prove DPM, si evidenziano differenze da un punto di vista geotecnico tra le due tipologie di coperture.
Dall’ elaborazione di tutti i dati è stato possibile ricavare dei valori tipici di densità relativa (DR) e angolo di resistenza al taglio (φ’) caratteristici delle coperture
detritiche dell’arenaria Macigno a seconda della loro composizione granulometrica. Successivamente sono state effettuate delle verifiche di stabilità su alcuni pendii che, negli ultimi anni, sono stati coinvolti da movimenti franosi caratterizzati da una superficie di scorrimento profonda o superficiale, e sui pendii stabili.
Nell’ultima fase sono state effettuate delle verifiche di stabilità con lo scopo di quantificare l’influenza delle condizioni idrauliche, dei parametri fisico-meccanici dei
materiali e geometrici dei pendii sulla stabilità dei versanti. In particolare è stata valutata l’influenza dell’altezza della falda all’interno delle coperture detritiche sulle condizioni di equilibrio dei versanti ed è stata fatta un’analisi di sensibilità per vedere come varia il fattore di sicurezza dei pendii al variare dell’angolo di resistenza al taglio (φ’) dei depositi detritici, mantenendo inalterate posizione della falda e geometria del versante.
