Dissesti idrogeologici in aree a particolare valenza culturale:  monitoraggio e valutazione del rischio nell’area del Monte alle Croci (Firenze)

PARTE II - Caratterizzazione geologica e attività di monitoraggio

7. Sviluppo del progetto su piattaforma GIS

8. Geologia e geomorfologia

9. Analisi geotecniche

10. Monitoraggio

    10.1. La strumentazione esistente ripristinata

        10.1.1. Misure deformometriche

        10.1.2. Misure inclinometriche

    10.2. La nuova strumentazione installata

        10.2.1. Misure piezometriche

        10.2.2. Misure estensimetriche

        10.2.3. Misure inclinometriche

        10.2.4. Misure TDR

Indice Monte alle Croci

7. Sviluppo del progetto su piattaforma GIS

La conoscenza dell’ambiente e del territorio del sito oggetto di studio sta alla base del lavoro di analisi; per questo motivo è stato scelto di realizzare concretamente un sistema di archivi geografici utilizzando strumenti informatici di analisi (Geographical Information System). Tale scelta è motivata dalla versatilità di tali strumenti che offrono la possibilità di effettuare un continuo aggiornamento della banca dati che, nel nostro caso, come già è stato detto, è assai ingente, e la possibilità, applicando strumenti di analisi, di correlare fra loro i vari elementi per descrivere diversi scenari. Il software utilizzato è ArcView GIS 3.1, ESRI. Come base topografica, vista la scala a cui lo studio viene condotto (scala di dettaglio), è stato deciso di utilizzare la Carta Tecnica Regionale (CTR) della regione Toscana in scala 1:2000, edizione cominciata nel 1981 ed attualmente in corso di completamento.  La cartografia è di grande dettaglio ( 1 mm = 2 m ) ed ogni particolare è rappresentato strettamente a misura. La distanza tra curve di livello è pari a 2 metri ; le quote sono approssimate al decimetro. Le coordinate piane e il reticolato continuo (lato: 200 metri ) sono riferiti al sistema nazionale Gauss-Boaga, reticolato catastale Cassini-Soldner a crocicchi con uguale frequenza, pari a 10 cm grafici. Gli edifici sono quotati in gronda. Per quanto riguarda le precisioni si ha tolleranza planimetrica di 40 cm e tolleranza altimetrica di 30 cm per particolari ben individuati. La carta è stata acquisita in forma numerica, formato .dwg.  L’area oggetto di studio ricade nei fogli 18K05, 18K06, 19K61, 19K62. Il progetto ha portato allo sviluppo dei seguenti prodotti:

-    la costruzione di un nucleo di archivi numerici che riguardano la geologia, la geomorfologia, gli strumenti per il monitoraggio, l’analisi del rischio specifico. E’ stato inoltre realizzato il modello altimetrico del terreno (DEM Digital Elevation Model) di tutto il Monte alle Croci e dell’area comprendente il Piazzale Michelangelo e le Rampe.

-   l’elaborazione di tali basi informatiche e degli altri dati disponibili per produrre carte di sintesi ed analisi territoriali necessarie per gli sviluppi della ricerca. Per la realizzazione del modello altimetrico del terreno è stata seguita la seguente procedura:

-   assegnazione della quota alle curve di livello passo 2 m

-   assegnazione della quota ad una maglia di punti

-   generazione del TIN (Triangolate Irregular Network)

-   generazione dei primi layers informativi in formato GRID (dimensione della cella 1m).

Attraverso l’estensione del software EasyProphile 2.0 è possibile ricavare dal DEM il profilo topografico utili per la ricostruzione della geologia.

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8. Geologia e geomorfologia

La collina di San Miniato è situata sulla sinistra idrografica dell’Arno, che scorre in questo tratto in una depressione formatasi nel corso del Villafranchiano quale effetto della tettonica distensiva successiva all’orogenesi Appenninica. Successivamente alla sua formazione, tale depressione fu interessata dalla presenza di un vasto lago, le cui testimonianze sono oggi riscontrabili ai margini della valle fluviale nei depositi lacustri (ghiaie, sabbie e argille) e nelle variamente estese zone pianeggianti, tra loro correlabili a ricostruire le originali superfici di terrazzamento. Tali indizi sono osservabili anche nell’area di studio, dove, alla base delle sequenze lacustri, si trovano depositi appartenenti a formazioni alloctone risalenti al Cretaceo sup.-Eocene inf.: la Formazione della Pietraforte (arenarie calcaree con intercalazioni argillitiche, di genesi turbiditica) e la formazione di Sillano (un complesso a matrice argillosa, con livelli calcarenitici, calcarei e marnosi) per la quale è possibile, in alcune aree quale quella di studio, realizzare una suddivisione in membri in base al litotipo prevalente (Taddei E., 1992). La Formazione di Sillano, nel suo complesso, affiora estesamente nell’area di San Miniato e, assieme alla sottostante Pietraforte, ha direzione prevalente di immersione verso NNE ed inclinazione compresa tra 10° e 30° nel quadro di un assetto generale corrispondente ad una struttura periclinale di una blanda sinclinale ad asse inclinato (tavola 6). La Formazione di Sillano, in conseguenza della sua storia sin- e post-sedimentaria, presenta al suo interno numerosi indizi di superfici subparallele, correlabili con l’andamento della distribuzione anisotropa delle proprietà reologiche del materiale, già riscontrate e dettagliatamente descritte nei sondaggi realizzati successivamente alle opere urbanistiche di fine ‘800 (Giordano F., 1884) e osservate anche nel corso dei sondaggi più recenti (Comune di Firenze, 1990). L’interpretazione del ruolo di tali superfici a minor resistenza nel quadro d’instabilità e la loro identificazione quali vere e proprie superfici di scivolamento, anche in associazione, secondo uno schema di deformazione progressiva, appare tuttavia un’ipotesi non pienamente sorretta dai dati ad oggi disponibili. Per quanto riguarda l’assetto geomorfologico, i rilievi sono resi difficili dall’alta urbanizzazione dell’area e dal fatto che grandi movimenti di terra hanno profondamente modificato forma e profilo dei versanti. Tale aspetto risulta ancor più condizionante nell’attività di fotointerpretazione, riuscendo difficoltoso discernere eventuali elementi geomorfologici, e in particolare eventuali orli di scarpate, da forme derivanti da interventi di riprofilatura e di sistemazione di terreni di riporto. Conseguentemente appare azzardato proporre una lettura geomorfologica del territorio in esame in termini “classici”, mirata cioè al riconoscimento e all’interpretazione di forme e tessiture: può, al contrario, risultare più produttivo, anche ai fini degli obbiettivi del presente lavoro, procedere sulla base della verifica incrociata delle informazioni derivanti dall’esame dei lavori di carattere geomorfologico presenti in letteratura (per un elenco completo si rimanda alla Bibliografia) e dei dati relativi agli indizi di dissesto, prevalentemente riscontrati su strutture e manufatti, per i quali è ragionevolmente ipotizzabile una connessione diretta con problemi di instabilità, soprattutto di natura superficiale. Come detto in precedenza, le interpretazioni esistenti sono eterogenee, attribuendo la storia dei dissesti della collina ora a movimenti generalizzati a profondità indeterminata, ora alla coalescenza di fenomeni, necessariamente superficiali, di modeste dimensioni: a parere degli scriventi le informazioni disponibili non sono qualitativamente e quantitativamente sufficienti a confermare o a negare l’una o l’altra possibilità. Risulta invece più attendibile formulare ipotesi sulle caratteristiche geometriche di eventuali movimenti superficiali e profondi, verificabili in possibili scenari di evento, accordando tali caratteristiche con la morfologia comunque esistente (pur nel suddetto condizionamento antropico) e dei menzionati indizi di dissesto.

Per questi ultimi si è fatto riferimento alla situazione dell’ultimo decennio, integrando e verificando con il rilievo in campagna i dati nel merito riportati da Taddei (1992). In questo modo si è giunti ad identificare elementi areali in continuità morfologica e comprendenti numerose informazioni di tale tipo, definiti quali aree di dissesto superficiale rappresentate, assieme ai limiti di scarpata (o comunque di brusca variazione di pendenza) nella Tavola 7. Questa informazione, non traducibile in una carta inventario dei fenomeni franosi, è tuttavia fondamentale al fine della formulazione di scenari di pericolosità per eventuali fenomeni di versante, eseguita nell’ambito della Parte III. Resta, d’altro canto, l’indeterminazione sul reale ed attuale stato della natura, ovvero sull’effettiva esistenza e distribuzione di masse instabili, ma tale mancanza appare giustificata in base alla estrema lentezza di eventuali movimenti o, più probabilmente, alla loro quiescenza, nonché in virtù dell’interpretazione dei dati strumentali (vedi oltre). In ogni caso, la Tavola 7 mostra le aree di seguito sinteticamente descritte, in ordine da nord a sud:

1)  area delle Rampe: l’intero settore basale del versante è interessato da piccoli ma diffusi segni di instabilità, rappresentati da lesioni nelle strutture, avvallamenti, limitati scompaginamenti delle strutture murarie sciolte;

2)   settore nord-orientale del campeggio: l’area racchiude alcuni punti ove sono manifesti segni di lesioni strutturali ad edifici ed opere stradali;

3)  area di San Salvatore e del Giardino dell’Iris: la zona comprende tutto il complesso di San Salvatore (già diffusamente descritto), alcuni edifici lesionati a nord e ad est di questo e l’area del Giardino dell’Iris, sia per l’esistenza di limitati fenomeni di scompaginamento dei percorsi pedonali che per la contiguità con le deformazioni delle murature del Piazzale Michelangelo;

4)   area delle strutture di servizio del campeggio: comprendente i servizi e gli altri locali comuni, per i quali sono noti ed evidenti i dissesti, in particolare delle pavimentazioni;

5)  area sottostante la scalinata monumentale di San Miniato: il settore contiene edifici, strutture stradali e zone a verde (in particolare il c.d. Belvedere, oggetto di restauro negli anni ’90) che mostrano lesioni murarie;

6)  area interna della curva del viale Michelangelo in corrispondenza di villa Redditi/Peyron: zona nella quale, sulla base dei dati del Taddei e dell’osservazione della situazione attuale, è ipotizzabile la ricorrente manifestazione di importanti lesioni murarie;

7)   strada di accesso a villa Paroli: zona ove si riscontrano deformazioni nella struttura stradale;

8)  spogliatoi e parcheggio del campo di atletica ASSI: area nella quale si rilevano avvallamenti delle pavimentazioni, scompaginamenti murari e lesioni diffuse;

9)   area a sud-ovest del complesso di San Miniato: zona comprendente le principali lesioni dei bastioni michelangioleschi e i dissesti strutturali dei muri di via del Giramonte;

10) strada di accesso alle Torri di Gattaia: area contraddistinta da deformazioni stradali e lesioni nell’edificio di servizio e nelle strutture murarie di delimitazione dei percorsi pedonali;

11) area ad ovest dell’IOT: zona nella quale sono ben visibili gli indizi del movimento avvenuto negli anni ’90 (avvallamenti, contropendenze, irregolarità nel sistema di micro-drenaggio).

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9. Analisi geotecniche

I due campioni presi in esame e studiati in laboratorio sono stati prelevati nel Giugno del 2002 all’interno del complesso di S. Salvatore, in seguito all’esecuzione del sondaggio contraddistinto dalla sigla SC3. Il campione denominato A è stato prelevato alla profondità di 4 metri ; il campione B alla profondità di 7 metri .
Sul campione A al momento del defustellamento sono state effettuate le prove col pocket penetrometer e del vane test, che hanno fornito i seguenti valori: Pocket penetrometer: 4,4 – 4,2 Kg/cm² Vane test: 0,4 – 0,6 – 1,2 Kg/cm² Per quanto riguarda il campione B è importante osservare che al momento del defustellamento, la carota presentava una netta frattura a modesta inclinazione rispetto all’asse longitudinale del campione. Sono state successivamente eseguite le seguenti prove atte a stabilirne le caratteristiche fisiche:

-     analisi granulometriche

-     limiti di Atterberg

-     prove di taglio diretto e torsionale.

Le analisi granulometriche sono state effettuate solamente sul campione A, in quanto durante il defustellamento parte del campione B non è risultata utilizzabile ai fini delle analisi; pertanto il materiale a disposizione non sarebbe stato sufficiente ad eseguire le fondamentali prove di taglio.

Le prove hanno dato il seguente esito:
  

La curva granulometrica, così come tutti i dati completi delle analisi di laboratorio, è contenuta nell’allegato C. In conclusione secondo la nomenclatura AGI(1977) il campione può essere classificato come “limo sabbioso argilloso”.

Lo studio dei limiti di Atterberg, teso a classificare un terreno in base alla determinazione dei limiti liquido e plastico, ha dato i seguenti risultati:
 

Le prove di taglio diretto sono state effettuate sia su campione indisturbato, che su campione rimaneggiato, dando i seguenti risultati di F°  e  C

Le prove di taglio torsionale eseguite sul campione B ( 7 m ), hanno dato il seguente esito:

In conclusione possiamo affermare che per quanto riguarda il campione A i risultati danno caratteristiche meccaniche abbastanza buone e sembrano garantire una certa stabilità anche in condizioni di terreno disturbato. Maggior attenzione meritano i risultati delle analisi del campione B: i valori dell’angolo di attrito indisturbato e dell’angolo di attrito residuo, ottenuto dalla prova torsionale, risultano piuttosto bassi, tali da poter presupporre un piano di debolezza o un’ipotetica superficie di scorrimento.

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10. Monitoraggio

10.1. La strumentazione esistente ripristinata

La realizzazione a più riprese di campagne di monitoraggio dell’area di studio ha determinato la presenza attuale di un numero rilevante di strumenti per il controllo topografico superficiale e per l’indagine in profondità degli ipotetici movimenti di versante. Di questi strumenti solo una parte è ancora in esercizio. In particolare, sono disponibili i dati e parte della strumentazione derivanti da una campagna di misura avviata nel 1992 per i deformometri, nel 1996 per i piezometri (a tubo aperto) e nel 1997 per gli inclinometri e conclusasi, per tutti gli strumenti, nel 1999 (Comune di Firenze, 1999), di cui si è ampliamente parlato nel capitolo 4. Un riepilogo della strumentazione attualmente in esercizio, che non include i deformometri e i tubi inclinometrici per i quali le misurazioni non sono più possibili (per smantellamento o per occultamento a seguito di opere stradali), è mostrato nella tavola 8. E’ stato deciso di utilizzare parte di questi strumenti integrandoli con la nuova strumentazione installata, di cui si parlerà successivamente. In base ai risultati della precedente campagna di monitoraggio descritta nel capitolo 4, è stato deciso di ripristinare completamente la rete deformometrica, come riportato nella tavola 8 allegata. Per quanto riguarda gli inclinometri, sono stati individuati alcuni strumenti i cui dati siano significativi per la descrizione e l’interpretazione delle condizioni di instabilità del versante settentrionale della collina, al fine di giungere ad una ipotesi sulla geometria e cinematica dei movimenti da sottoporre al vaglio dei dati della strumentazione in corso di realizzazione; è stato deciso di effettuare il controllo di 14 dei 28 inclinometri disponibili, per un totale di 746 m , ubicati così come riportato in planimetria (tavola 8).  Per quanto riguarda i piezometri è stato scelto di non effettuare nuove misure sugli strumenti esistenti, essendo questi piezometri a tubo aperto; infatti, per avere informazioni più precise sulla ubicazione della falda o delle falde acquifere presenti, sono stati realizzati tre nuovi fori in cui sono stati installati sei piezometri del tipo Casagrande.

Tabella 7. Ripristino monitoraggio della strumentazione esistente nell’area della collina di San Miniato. strumenti strumenti misure  misure  esistenti ripristinati disponibili effettuate
 

10.1.1. Misure deformometriche

Dei 39 deformometri ripristinati sono disponibili 25 misure effettuate con cadenza trimestrale dal 1992 al 1999. Nel corso dell’attuale campagna sono state effettuate due misure, una nel gennaio 2002 ed una nell’ottobre 2002, che sono andate a completare la serie già disponibile. Le misure sono state effettuate con calibro estensimetrico con precisione 0,001 mm . Per una migliore interpretazione dei dati gli strumenti sono stati suddivisi in base all’ubicazione, come riportato nella tabella sottostante.

Tabella 8 – Strumentazione deformometrica ripristinata               
 

Le misure deformometriche, le cui elaborazioni sono riportate in allegato, permettono di ricostruire la sequenza di movimenti dal 1992 al 2002, pur con una interruzione prolungata tra il 1999 e l’inizio del 2002. Gli strumenti installati all’interno del complesso di San Salvatore non mostrano significativi movimenti durante tutto il periodo di monitoraggio; al contrario, si evidenziano in alcuni deformometri posizionati sul muro di cinta del complesso stesso segnali di movimenti anche di entità rilevante, che, comunque, sono probabilmente da mettere in relazione con fenomeni di spinta dei terrapieni sulle vetuste strutture murarie in precarie condizioni statiche. I dati relativi al monitoraggio del muro settentrionale del piazzale Michelangelo, denunciano assenza di movimenti significativi, almeno sino al maggio 1999: alla ripresa della campagna di misura, infatti, non è stato possibile effettuare nuove misure, essendo state rimosse le basi. Le misure effettuate in alcuni settori delle Rampe (zona occidentale e settentrionale) mostrano, in generale, alcune fluttuazioni strettamente connesse con le variazioni stagionali, comunque di entità di scarsa rilevanza e nel quadro di una generale tendenza alla stabilità. Quest’ultima si mostra ancora più marcata negli strumenti situati nel complesso di San Miniato (Basilica e Palazzo dei Vescovi) dove non si registra alcuna variazione. Per quanto concerne, infine, i deformometri posizionati sui Bastioni Michelangioleschi di San Miniato, sono da notare, in particolar modo nei settori meridionale e occidentale, alcuni movimenti di discreta entità in allargamento, pur con influenza dei cicli stagionali: anche in questo caso le cause di tale movimento sono da ricercare, probabilmente, nelle precarie condizioni delle strutture di contenimento, sulle quali insistono terrapieni di spessore anche notevole.

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10.1.2. Misure inclinometriche

Per quanto riguarda gli inclinometri sono disponibili 5 misure effettuate con frequenza semestrale tra il 3/4/97 ed il 10/5/99, oltre alla prima misura (settembre-ottobre 1996), assunta come misura zero. Nel dicembre 2002 è stata effettuata una nuova misura. Nella tabella 9 sono riportati, per ogni strumento, la lunghezza del tubo e la sua pendenza media. Gli inclinometri n. 6, 10, 19, 20, 21, 25, 26, 36 e 45 non registrano alcun movimento significativo per tutta la durata del monitoraggio: in particolare sono da rilevare, per la elevata profondità del tubo inclinometrico, i dati delle installazioni 10 e 45. Per quanto riguarda i rimanenti tubi, possono essere effettuate le seguenti osservazioni:

Tubo n. 1

Gli spostamenti tra le letture 1 e 2 sono da imputarsi a fenomeni di assestamento, terminati successivamente, come dimostrato dalla sostanziale coincidenza delle letture 2, 3, 4 e 5. La lettura 6 mostra uno scostamento della parte profonda di modesta entità, da imputarsi probabilmente a movimenti di lungo periodo connessi con la deficitaria cementazione. In virtù di ciò risultano di nessuna significatività le informazioni relative alla direzione di spostamento.

Tubi n. 17 e 24

L’andamento degli spostamenti registrati conduce all’ipotesi dell’esistenza di un periodo di assestamento tra le letture 1 e 3 (per il tubo n. 17) e 1 e 2 (per il tubo n. 24), seguito da un periodo di sostanziale assenza di movimento, con modeste variazioni a lungo termine collegate a problemi di cementazione: tuttavia, in considerazione della direzione di spostamento concorde con l’andamento topografico, è possibile che nel quadro descritto si siano aggiunti gli effetti di lenti movimenti, a profondità non determinabili.

Tubo n. 27

Analogamente al tubo n. 1, i movimenti di scarsa entità registrati possono essere correlabili con fenomeni di assestamento e di scarsa aderenza tra parti del tubo e terreno. 

Tubo n. 28

In questo caso la fase di assestamento può considerarsi esaurita tra le letture 1 e 2: gli spostamenti registrati in occasione dell’ultima lettura, in virtù della sostanziale stabilità della testa e del fondo del tubo e del tratto compreso tra 30 e 40 m, appaiono anche in questo caso attribuibili a movimenti dei tratti a insufficiente cementazione.  

Tabella 9 – Strumentazione inclinometrica ripristinata
 

Il quadro descritto, pur avvalorando in buona misura l’ipotesi di assenza di movimenti di versante nel periodo di monitoraggio, potrebbe essere comunque compatibile, in considerazione della profondità e ubicazione dei tubi inclinometrici, con l’esistenza di movimenti a cinematica lenta ed elevata profondità, oltre che, ovviamente, con la quiescenza di fenomeni a profondità non determinabile. In generale, inoltre, è da rilevare la diffusione di problemi di cementazione dei tubi da attribuirsi, in parte, ad una non pienamente corretta installazione degli stessi.

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10.2. la nuova strumentazione installata

Nella scelta per la progettazione della nuova campagna di monitoraggio l’interesse è stato concentrato, così come spesso è avvenuto in passato, sulle condizioni del versante settentrionale della collina sia per il maggior numero di indizi relativi ad un possibile movimento di versante o insieme di movimenti, sia per il conseguente coinvolgimento di opere architettoniche e artistiche di assoluto valore. In quest’area sono realizzati una serie di sondaggi che hanno consentito la messa in opera della seguente strumentazione: 3 tubi inclinometrici con sonda TDR (Time Domain Reflectometry), 3 piezometri di tipo Casagrande (con installazione di due celle per ogni piezometro), estensimetro in foro sub-orizzontale a tre basi, posizionato al di sotto dell’area di fondazione della chiesa di San Salvatore al Monte. La documentazione completa relativa al tipo di strumentazione ed alla sua installazione è contenuta nel rapporto “Monitoraggio e indagini geologiche sulla collina di San Miniato a Firenze” (ENEL HYDRO, 2003). La planimetria con l’ubicazione degli strumenti è riportata in tavola 8.

Nell’area sono stati quindi eseguiti i seguenti sondaggi:

-  3 sondaggi a carotaggio continuo ( SCC1 – SCC2 – SCC3)
-  4 sondaggi a distruzione di nucleo (SD1 – SD2 – SD3 – SD4)

Il sondaggio SD 4 è stato realizzato con un’inclinazione di circa 45°.
I sondaggi hanno raggiunto le seguenti profondità dal locale piano campagna:

Tabella 10. Sondaggi eseguiti nel corso del presente studio.

 
(*) In realtà per il sondaggio SD 4 a distruzione di nucleo non si tratta della profondità da piano campagna ma della lunghezza della perforazione inclinata.

Attraverso l’esame delle carote estratte dai sondaggi a carotaggio continuo sono stati ricostruiti i profili stratigrafici riportati in allegato. Nel sondaggio SCC3 sono stati prelevati 2 campioni indisturbati rispettivamente alle profondità di 4.00- 4.30 metri e 7.00- 7.30 metri da sottoporre a prove geotecniche.
I sondaggi effettuati a distruzione di nucleo, SD1, SD2 ed SD3 sono stati strumentati con piezometri del tipo Casagrande e ne sono stati installati 2 per ogni sondaggio. Tale piezometro è costituito da un cilindro in pietra porosa avente le seguenti dimensioni:

− lunghezza L = 30 cm

− diametro esterno  Φest = 5 cm

Si riporta di seguito la tabella di riepilogo dei piezometri installati:

Tabella 11. Piezometri installati nel corso del presente studio.

Per la verifica della stabilità del versante nei sondaggi SCC1, SCC2 ed SCC3 sono stati posti in opera tubazioni per misure inclinometriche per tutta la lunghezza di ciascun singolo sondaggio e a partire ovviamente dal piano campagna.  La posa in opera della tubazione è stata effettuata, come da norma, con estrema cautela in modo da evitare la formazione di eventuali spiralature del tubo note come “effetto spirale” e la cementazione è stata effettuata dal basso per assicurare l’ancoraggio del tubo lungo tutta l’altezza.  
Contemporaneamente ai tubi inclinometrici in alluminio è stato calato in ogni foro un cavo coassiale da 50 Ω per l’esecuzione di misure con sonda TDR (Time Domain Reflectometry) al fine di individuare eventuali superfici di scivolamento.

Tabella 12. Inclinometri  e sonde TDR installati nel corso del presente studio.

L’estensimetro multibase è stato installato nel foro di sondaggio SD4 eseguito in prossimità del muro del chiesa di San Salvatore sul lato destro di Viale Michelangelo (tavola 8) che, in base alle campagne di monitoraggio realizzate in passato, si è rivelato essere uno dei punti più instabili dell’area.

Tabella 13. Estensimetro installato nel corso del presente studio.  
 

Nel nostro caso l’estensimetro è costituito da tre basi aventi una lunghezza rispettivamente di 60, 45, e 30 metri dal piano campagna; le basi sono facilmente riconoscibili sulla testa dell’estensimetro in quanto numerate rispettivamente con 1 ( 60 metri ), 2 ( 45 metri ) e 3 ( 30 metri ).  

Il monitoraggio eseguito sulla collina di San Miniato è consistito rispettivamente:

- n. 2 misura piezometrica

- n. 2 misure inclinometriche nei fori profondi

- n. 4 misure di deformazione con la sonda TDR

- n. 6 misura di spostamento nell’estensimetro

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10.2.1.  Misure piezometriche

Sono state effettuate due misure del livello dell’acqua ed i risultati sono riassunti in tabella. Per il foro SD 3, relativamente al giorno 27 novembre 2002, non è riportata la misura in quanto il sondaggio non è risultato temporaneamente.

Tabella 14. Misure piezometriche.

I dati piezometrici sopra riportati permettono di ipotizzare la presenza di un corpo idrico sotterraneo continuo al di sotto dei sondaggi SD1 e SD2, avente superficie piezometrica a modesta pendenza in direzione del corpo effluente (Arno). La correlazione di tale superficie con quella intercettata in corrispondenza del sondaggio SD 3 comporta il verificarsi di condizioni di sensibili variazioni di pendenza della tavola d’acqua, fino a valori intorno al 15 %.  
I dati non consentono di verificare l’ipotesi, più volte espressa in letteratura (Giordano F., 1884, Comune di Firenze, 1974, 1999, Taddei E., 1999), secondo la quale, conseguentemente alle caratteristiche litologiche della formazione di Sillano, sarebbero presenti più corpi idrici distinti di modeste dimensioni ed estensioni, fra loro indipendenti. 

10.2.2.  Misure estensimetriche

Sono state eseguite 5 campagne di misura sull’estensimetro installato nel foro inclinato SD4; i risultati sono riportati nella tabella seguente.
Dall’analisi dei dati risulta evidente che non si sono verificati, limitatamente al periodo di indagine, degli spostamenti in profondità.
Gli allungamenti rilevati, infatti, pur mostrando una generale tendenza omogenea, presentano valori assai modesti e ancora ampiamente rientranti nei limiti dell’errore strumentale: eventuali dati significativi potranno scaturire solo da una prosecuzione della campagna di misure.

Tabella 15. Misure di spostamento sugli estensimetri profondi del foro SD4.

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10.2.3.  Misure inclinometriche

I rilievi sono stati eseguiti nel mese di novembre 2002. I risultati della prima campagna di misure sono riportati nell’Allegato D e si può notare la buona verticalità delle perforazioni che è inferiore al metro per profondità fino a circa 50 metri .

L’Allegato D riporta i dettagli delle misure con indicate, per ciascun foro, le seguenti informazioni:

- direzione ed entità dello spostamento rispetto alla verticale

- grafico dello spostamento dalla verticale in funzione della profondità

- direzione degli spostamenti (in gradi) in funzione della profondità.

Osservando i grafici degli spostamenti dalla verticale e della direzione degli spostamenti si nota che le profondità d’indagine raggiunte sono risultate di 59 e 63 metri per i sondaggi SCC2 e SCC3 e leggermente inferiori rispetto alle profondità di perforazione e comunque in linea con questo tipo di indagine dove, in terreni particolarmente difficili come quelli incontrati, possono verificarsi in profondità delle deformazioni nei tubi che non consentono il passaggio della sonda.  
Per il sondaggio SCC1 invece si nota che la profondità di indagine raggiunta è risultata di 50 metri contro i 70 di perforazione e questo fatto è probabilmente imputabile al danneggiamento del pozzetto di protezione che può aver permesso la caduta di corpi estranei all’interno del tubo. Primariamente è da rilevare che la lettura di zero mostra l’effettiva verticalità dei tubi inclinometrici (valori compresi tra 1% e 2%).  
Riguardo alla prima lettura, effettuata a distanza di 6 mesi dalla lettura zero, si osservano spostamenti che, per entità, distribuzione e direzione, sono da correlare con l’assestamento degli impianti: dati più significativi potranno derivare soltanto da letture successive, da effettuarsi dopo la conclusione di tale periodo di assestamento.

10.2.4.  Misure TDR

Sono state eseguite ed elaborate una serie di misure sui tre cavi coassiali (da 50 Ω) TDR installati nei tre fori di sondaggio attrezzati con i tubi per le misure inclinometriche (sondaggi SCC1, SCC2 e SCC3 di tavola 8). Per i sondaggi SCC1 e SCC2, eseguiti nell’area del campeggio, sono state eseguite quattro campagne di misura rispettivamente nelle seguenti date 18/03/2002, 30/07/2002, 29/09/2002, 13/11/2002; per il sondaggio SCC3, eseguito nel Convento di San Francesco, sono state eseguite tre campagne di misura rispettivamente nelle seguenti date 19/06/2002, 31/07/2002, 13/11/2002. In allegato sono riportate le misure eseguite. Dall’analisi del confronto fra le forme d’onda elaborate risulta evidente che nel periodo di indagine non si sono verificati movimenti nei terreni indagati; infatti le forme d’onda degli impulsi generati ed inviati nei cavi TDR sono sovrapponibili e le distanze fra i cursori danno praticamente la stessa misura che corrisponde, con buona approssimazione, alle profondità di perforazione. Per il sondaggio SCC1 si nota che la misura TDR sembra superiore alla lunghezza di perforazione ma questo è dovuto unicamente al fatto che a bocca foro il cavo TDR fuoriesce per circa 2- 3 metri e quindi la misura eseguita è perfettamente in linea con la profondità raggiunta. Analogo risultato si nota per il sondaggio SCC3 dove la misura sul cavo TDR, meno i 2- 3 metri di cavo extra, è in linea con i 67 metri di perforazione. Per il sondaggio SCC2 la misura TDR risulta di 63.5 metri che, depennata dei 2 metri di cavo extra, risulta di oltre 8 metri inferiore alla profondità raggiunta con la perforazione ed uguale a 70.10 metri . Questa disomogeneità è senza dubbio dovuta alle difficoltà di messa in posa del cavo coassiale che può danneggiarsi fino alla rottura, durante le fasi di spinta dei primi tubi inclinometrici e quindi più profondi. Inoltre si fa notare che la prima misura TDR su questo sondaggio è stata eseguita il 18 marzo 2002 dopo solo nove giorni dall’ultimazione della perforazione e quindi non sussistono i presupposti per interpretare la discrepanza tra le misure come un fenomeno naturale profondo. Dall’osservazione degli elaborati in alcuni casi si può notare una differente ampiezza dell’impulso ma questo è stato voluto ed eseguito per meglio accertarsi dell’integrità del cavo variando appositamente i parametri di pulse width e/o di gain. Le misure effettuate mostrano sostanzialmente assenza di variazioni di risposta correlabili con possibili zone di stress: da notare peraltro che le caratteristiche cinematiche di eventuali movimenti di massa dell’area, determinerebbero comunque disturbi di entità difficilmente rilevabile in un intervallo di tempo così breve.

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