Controllo dei movimenti profondi (Parte 2)

 Dopo la breve introduzione sul controllo dei movimenti profondi, vediamo brevemente come funziona un sistema inclinometrico. Per poter installare un inclinometro bisogna effettuare una perforazione, come quella che può essere destinata ad un carotaggio. Un sistema inclinometrico si compone di un tubo in alluminio o PVC, cementato all'interno del foro, da una sonda e da uno strumento registratore. La logica che vi è dietro prevede la misurazione della deviazione rispetto alla verticale del tubo inserito precedentemente calando la sonda in corrispondenza di una scanalatura. Le sonde moderne consentono la misura delle deflessioni angolari del tubo in due direzioni ortogonali tra loro. Fondamentale è che il tubo inclinometrico sia installato ad una profondità maggiore di quella della superficie di rottura.

http://www.irpi.cnr.it/focus/ais/

La sonda viene calata fino in profondità e si procede con un certo passo di campionamento generalmente di un metro. La prima lettura, quando la sonda tocca il fondo, sarà quella di taratura, definita misura zero. Questa misura è completamente indipendente dall'inclinazione iniziale del tubo. Le misure successive si faranno secondo determinati intervalli di tempo. Queste daranno indicazioni sull'entità dello spostamento e sulla componente orizzontale della direzione del movimento. Lo spostamento in testa, o totale, si calcola come gli spostamenti risultanti dopo ogni misura, dati dal cateto minore appartenente al triangolo rettangolo descritto ogni volta che viene effettuata una misura. I risultati ottenuti sono diagrammabili e i grafici che si ottengono sono correlabili ai valori di RQD: in questo modo si evince che generalmente quando l'ammasso è integro, ossia quando i valori di RQD sono elevati, non si osservano spostamenti sui grafici delle prove inclinometriche.

Controllo dei movimenti profondi (Parte 1)

Il monitoraggio degli spostamenti profondi ha lo scopo di definire la geometria e il volume del corpo di frana nel sottosuolo. Queste informazioni servono per condurre un'analisi di stabilità di un pendio perché consentono la determinazione della superficie di scorrimento. Nel caso di scorrimenti rotazionali, è semplice identificare i punti limite della superficie di scorrimento a monte e a valle; tuttavia è molto difficoltoso trovare un terzo punto intermedio che si trovi all'interno del pendio. Per poterlo valutare si possono utilizzare dei software che abbiano la funzione di far variare la posizione del centro della superficie all'interno di una maglia di superfici isolando successivamente quella definita critica. La superficie critica è la superficie di scorrimento con il coefficiente di sicurezza più basso. Un altro modo può essere definire in profondità la fascia di deformazione associata alla superficie di scorrimento. Per stabilire la profondità d'indagine si può ricorrere a due diverse metodologie:

• ipotizzare una superficie e la sua posizione;
• effettuare una prospezione sismica in grado di identificare la superficie di scorrimento, prospezione alla quale seguiranno altre operazioni per monitorare gli spostamenti o i movimenti.

Per studiare i movimenti che avvengono in profondità si ricorre alle misure inclinometriche. Queste si effettuano con uno strumento chiamato inclinometro che permette di ricavare informazioni di diversa natura:

1. Profondità della superficie di rottura;
2. Spessore della superficie di rottura;
3. Entità degli spostamenti profondi;
4. Velocità e direzione del movimento.

A questa breve premessa seguirà un successivo post in cui vi illustrerò cosa compone un sistema inclinometrico. Ho deciso di suddividere in più articoli la trattazione per alleggerirla e renderla comprensibile a chiunque. In fondo, il blog ha uno scopo puramente divulgativo.

Controllo dei movimenti superficiali (Parte 2)

Questo articolo è la seconda parte dello spazio dedicato al controllo dei movimenti superficiali. I metodi di seguito descritti saranno solo due, tuttavia sono, a mio avviso, i più complessi. Il primo di cui vorrei parlarvi è quello che prevede l'impiego del GPS. GPS è un acronimo che sta per Global Position System. Si basa su una costellazione di ventiquattro satelliti orbitanti attorno al nostro pianeta. Attraverso la posizione di questi satelliti, mobili lungo le loro orbite, si può determinare la posizione di un punto in qualunque parte della superficie terrestre. È molto utile per lo studio delle tendenze del movimento di un fenomeno franoso. Grazie al GPS è possibile monitorare aree estese; nonostante ciò, i tempi di acquisizione sono molto lunghi e in presenza di ostacoli (basta pensare ad una copertura boschiva molto fitta) non sempre si riescono ad acquisire informazioni esatte. Il metodo impiegato per l'acquisizione è molto simile a quello geodetico-topografico: i capisaldi sono rappresentati dai satelliti mentre i prismi dalle antenne posizionate sui dispositivi riceventi.

https://gisgeography.com/trilateration-triangulation-gps/

Il secondo e ultimo metodo che vorrei esporvi è quello interferometrico. Anch'esso consente il monitoraggio della frana o di un versante da remoto, installando il sistema in un sito posto a decine o centinaia di metri di distanza dall'oggetto in esame. Non necessita l'installazione di sensori o riflettori sul corpo in frana. Può essere effettuato sia via satellite sia con un sistema radar terrestre. Fornisce informazioni sul movimento di tutta l'area investita dal fascio proveniente dallo strumento e consente di monitorare aree di dimensioni elevate con l'impiego di un singolo strumento. Il Radar ad Apertura Sintetica (SAR) è uno strumento montato a bordo di aerei o satelliti o a terra che emette radiazioni elettromagnetiche e registra la potenza del segnale riflesso dalla superficie incidente, calcolando anche il tempo intercorso tra l'emissione e il ritorno del segnale. La differenza di fase tra due acquisizioni SAR della stessa scena è sensibile alla topografia dell'area osservata. Questo permette all'interferometria SAR di trovare applicazione anche nella generazione di modelli digitali di elevazione del terreno (DEM). La fase interferometrica è composta da due contributi:

1. Topografia dell'area osservata;
2. Eventuale deformazione del terreno avvenuta nell'intervallo di tempo trascorso tra le due acquisizioni.

Sottraendo la componente topografica, si ricava la componente dovuta allo spostamento.

https://www.researchgate.net/figure/Figura-2-10-Illustrazione-del-principio-base-dellinterferometria-SAR-i-dati-numerici_fig5_263239483

Rilievo topografico o rilievo morfologico?

 La risposta alla domanda che costituisce il titolo di questo post è: "entrambi". Sono difatti essenziali nella fase antecedente al monitoraggio vero e proprio di una frana. Andiamo a vedere il perché.

Il rilievo topografico viene condotto utilizzando metodi e tecniche con strumenti appositi per misurare angoli e distanze. Lo scopo è quello di definire l'estensione del fenomeno franoso. È importante fare un rilievo sia dell'area circoscritta all'evento sia di quella che vi è intorno e potrebbe essere interessata dai danni causati dallo scivolamento o dal distacco. Operando un rilievo topografico si ottiene una carta dalla quale dipende la scelta della scala di restituzione da impiegare nel successivo studio del dissesto, in ambito sia geologico sia geotecnico.

Rilievo topografico, https://3dmetrica.it/georeferenziazione/

Il rilievo geomorfologico ha l'obiettivo di individuare i caratteri fisici del fenomeno. Con caratteri fisici si intendono:

• le nicchie di distacco, sia principali sia secondarie, e i loro indicatori cinematici;
• le zone depresse;
• i segni di rigonfiamento;
• le aree di accumulo.

Quando siamo davanti ad un fenomeno in cui vengono coinvolti ammassi rocciosi, ad esempio, il rilievo avrà come scopo l'identificazione delle zone di distacco in quanto ci si aspetta possa avvenire un crollo.

Modelli di frane, https://www.comune.catania.it/il-comune/uffici/protezione-civile/allegati/piano-di-emergenza-comunale/piano_rischio_geomorfologico_-_frane.pdf

Usando questi due tipi di rilievo, si possono poi effettuare tutte le attività di monitoraggio necessarie, come il controllo dei parametri meteorici, il controllo dei movimenti superficiali, il controllo dei movimenti profondi, il controllo dei livello di falda.

Nomenclatura di un corpo di frana, https://www.geologimarche.it/wp-content/uploads/2015/04/Fanti_Appignano1.pdf