6. GESTIONE DEL RISCHIO

6.1.  Aumento delle soglie di rischio accettabile

6.2.   Mitigazione del rischio con interventi sui fenomeni di frana

6.2.1. Modificazione della geometria

6.2.2. Opere di drenaggio

6.2.3. Strutture di contenimento

6.2.4. Stabilizzazione con opere in profondità

6.3.   Mitigazione del rischio con interventi sugli elementi esposti

6.4.   Strumenti di controllo dell’efficacia degli interventi

Indice Fascicolo II

6.  Gestione del rischio

La zonazione del rischio in un dato territorio, costituisce la base della gestione del rischio; questa prevede l’interpretazione delle informazioni ed il quadro delle decisioni operative per l’eventuale riduzione del rischio. La fase gestionale è di natura essenzialmente politico-amministrativa; tuttavia il ruolo dei tecnici e della comunità scientifica è fondamentale nell’individuazione delle priorità di intervento e nella messa a punto delle strategie di mitigazione.

L’esempio più completo di gestione del rischio è rappresentato dai piani di esposizione al rischio (PER) che in Francia sono una parte integrante dei documenti di pianificazione urbanistica e regolano l'uso del territorio a livello di piani regolatori comunali. Appropriate misure per la mitigazione del rischio, differenziate in base alla tipologia del fenomeno, sono elencate nella normativa nazionale associata ai PER (DRM, 1987).

Sono possibili in generale tre strategie di prevenzione:

1) aumento delle soglie di rischio socialmente accettabile

2) mitigazione del rischio con interventi strutturali per ridurre la pericolosità

3) mitigazione del rischio con interventi non strutturali per ridurre il danno potenziale.

La valutazione del rischio totale, in termini di costo annuo atteso dei danni, permette di scegliere fra le diverse strategie di mitigazione attraverso analisi costi - benefici. Al costo di ogni intervento può essere associato infatti un beneficio in termini di riduzione del rischio, espresso dalla diminuzione del costo annuo dei danni provocati dalle frane. Può così anche essere previsto il numero di anni nel quale il costo dell’intervento viene ammortizzato.

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6.1 Aumento delle soglie di rischio accettabile

L’aumento delle soglie di rischio socialmente tollerabile è perseguibile essenzialmente attraverso l’informazione della popolazione. Si è infatti discusso come le soglie di rischio consapevole (volontario) tollerato sono in genere molto più elevate rispetto a quelle di rischio involontario (anche di tre ordini di grandezza in termini di rischio specifico).

E’ pertanto possibile operare una campagna informativa nelle zone a rischio più elevato non solo nella fase di emergenza, ma anche in via preventiva in modo da responsabilizzare e rendere consapevole dei rischi la popolazione esposta, senza tuttavia creare falsi allarmismi. Gli strumenti per tale campagna possono essere i seguenti:

a) uso dei mezzi di comunicazione di massa

b) diffusione di opuscoli informativi in cui venga descritto il tipo di rischio e le norme di comportamento da assumere in caso di allarme o emergenza

c) riunioni ed assemblee presso gli enti territoriali competenti

d) installazione di segnaletica di pericolo

e) stipula di polizze assicurative per la copertura dei danni.

L’attività informativa per l’aumento di tollerabilità del rischio presenta costi modesti e può essere adottata su ampie aree.

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6.2      Mitigazione del rischio con interventi sui fenomeni di frana

Le soluzioni adottabili nel caso di pendii instabili con presenza di BB.CC. devono tener conto del fatto che le opzioni adottabili per la mitigazione del rischio, nella maggior parte dei casi non possono considerare la delocalizzazione del bene, per cui vanno adottate misure per la riduzione della pericolosità, agenti sul versante instabile o potenzialmente instabile, e/o per la riduzione della vulnerabilità del bene culturale.

La mitigazione del rischio da frana, attraverso interventi diretti, è sostanzialmente funzione della riduzione delle forze agenti o un incremento delle forze resistenti disponibili in un pendio. Ogni intervento di mitigazione utilizzato deve essere mirato ad uno o entrambi gli obiettivi. In questo settore sono stati prodotti interessanti lavori da Hutchinson (1977), Zaruba & Mencl (1982), Schuster (1992), Bromhead (1992), Fell (1994).

Una breve lista dei possibili interventi di mitigazione è fornita da Popescu (2001), strutturata in quattro gruppi distinti: modificazione della geometria del versante, drenaggio, strutture di sostegno e opere di consolidamento di versante.

Tabella 6.1. Elenco delle misure di stabilizzazione dei pendii in frana.

La probabilità di occorrenza (pericolosità) delle frane in una determinata zona a rischio può essere ridotta mediante interventi strutturali essenzialmente in due modi:

a) intervenendo sulle cause predisponenti della franosità, per esempio mediante opere di bonifica e di sistemazione idrogeologica del territorio, oppure attraverso la razionalizzazione delle pratiche agricole o di utilizzo del suolo

b) intervenendo direttamente sui fenomeni franosi esistenti al fine di prevenire la loro riattivazione o limitare la loro evoluzione, mediante interventi di stabilizzazione. La stabilizzazione di una frana può realizzarsi attraverso la riduzione delle forze destabilizzanti (es. riprofilatura, gradonatura, disgaggio) o l’incremento di quelle resistenti (drenaggio, trattamento chimico-termico, iniezioni di cemento, chiodature, tiranti, gabbionate, muri di sostegno, palificate, etc.).

Gli interventi strutturali hanno in genere costi elevati giustificabili solo in condizioni di rischio eccezionale (centri abitati, beni monumentali, etc.).

Negli ultimi anni si è verificato un notevole sforzo verso l’adozione di misure di ingegneria meno rigide, verso soluzioni non strutturali quali il drenaggio e la modificazione geometrica dei pendii, ma anche l’utilizzo di nuove metodologie quali le iniezioni consolidanti, con cemento o resine ed il getto ad alta pressione di cemento, le chiodature (Powell, 1992). Il costo delle misure non strutturali è considerevolmente più basso se paragonato al costo delle soluzioni strutturali e non richiede modificazioni delle condizioni geometriche dei pendii da stabilizzare.

Nel caso di interventi in aree di pregio paesaggistico, geologico e culturale, la stabilizzazione dei pendii può avvenire attraverso le tecniche di ingegneria naturalistica, anche combinate, se necessario, con soluzioni di tipo strutturale. La stabilizzazione dei pendii con tecniche di bio-ingegneria produce effetti positivi per la stabilità attraverso l’intercettazione dell’acqua di precipitazione, il processo di evapo-traspirazione, la diminuzione dell’azione erosiva delle acque superficiali e garantendo uno smaltimento progressivo delle acque ed una riduzione delle pressioni interstiziali di picco. Il ruolo della vegetazione, inoltre, si esplica in un miglioramento della resistenza al taglio dei terreni, garantito dall’apparato radicale delle piante, ed in un sia pur leggero incremento della coesione che può giocare un ruolo importante soprattutto nello sviluppo di frane superficiali. L’effetto meccanico della vegetazione non è significativo per fenomeni di frana profondi, mentre l’effetto idrologico vale sia per fenomeni superficiali sia per frane profonde.

Il drenaggio è la misura più adottata nel consolidamento delle frane, seguita dalla modificazione della geometria del versante; tali metodi risultano, tra l’altro, i meno costosi. L’esperienza dimostra, tuttavia, che gli interventi di mitigazione sono caratterizzati dalla combinazione di due o più metodologie differenti (es. drenaggi, rimodellamento del versante ed opere di consolidamento in profondità).

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6.2.1   Modificazione della geometria

La modificazione della geometria di un versante è il metodo più efficace specialmente per frane molto profonde. Tuttavia il successo di tale approccio viene determinato non solo dalle dimensioni o dalla forma del fenomeno di frana, ma anche dalla posizione del versante. Hutchinson (1977) fornisce dettagli sul metodo detto del “punto neutro”, per il posizionamento di un taglio o di un riempimento. In alcune situazioni questo approccio non risulta di facile applicazione. E’ il caso di fenomeni traslativi molto lunghi, in cui non si identificano chiaramente le zone di piede o di cresta; situazioni in cui la geometria viene influenzata da limitazioni di tipo ingegneristico; casi dove le aree instabili dipendono fortemente da variazioni topografiche, per cui il miglioramento delle condizioni di stabilità in una zona implica il peggioramento delle stesse in un’altra ad essa adiacente.

In pendii naturali la scelta della posizione dei tagli e dei riporti è molto più complessa: i profili sono spesso irregolari e le superfici di scivolamento possono essere complesse. Il metodo del “punto neutro”, prima citato,è una tecnica conveniente per sostenere tale scelta. La superficie di frana viene divisa in strisce verticali. Un piccolo carico posto su una striscia può avere due effetti: variare gli sforzi efficaci che agiscono su una superficie di scivolamento ed alterare la distribuzione dei momenti. L’influenza del carico sui momenti va da effetti positivi al piede ad effetti opposti in cresta. Allo stesso tempo, l’effetto del carico produce sempre un incremento degli sforzi efficaci. Il punto neutro è il punto in cui i due effetti si annullano. Nel caso di un profilo complesso con superfici di scivolamento multiple, la definizione dei punti neutri permette la scelta della posizione degli sbancamenti: i riporti dovrebbero essere collocati al di sotto del punto neutro ed i tagli nella zona superiore.

La riduzione dell’altezza del versante o l’appiattimento sono più efficaci per i movimenti superficiali. Il rinforzo o l’adozione di opere di contenimento al piede del versante sono interventi relativamente migliori per frane profonde.

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6.2.2   Opere di drenaggio

Il drenaggio risulta spesso un intervento cruciale quale conseguenza del ruolo giocato dalle pressioni neutre nella riduzione della resistenza al taglio dei terreni. L’elevata efficacia rispetto ai costi rende questo metodo ampiamente diffuso, benché la sua funzionalità nel tempo dipenda dalla manutenzione dei dreni che molto spesso viene trascurata una volta realizzati i lavori (Bromhead, 1992). Le acque superficiali ed i livelli idrici sotterranei poco profondi vengono convogliati dai pendii instabili attraverso trincee drenanti e canalizzazioni. Il drenaggio di superfici di scivolamento profonde viene ottenuto attraverso drenaggi profondi o gallerie drenanti spinti fino ai materiali in posto. Da questa posizione vengono realizzate perforazioni verso la parte alta della frana, attrezzate con tubi drenanti. Tale scopo può essere raggiunto anche perforando dalla superficie fino al tetto della galleria. Nei casi in cui la superficie di falda sia troppo profonda per essere raggiunta con trincee drenanti e laddove il corpo di frana sia troppo piccolo per giustificare i costi, generalmente elevati, di trincee o gallerie di drenaggio, possono essere utilizzati dreni sub-orizzontali in foro. Un altro approccio è usare una combinazione di pozzi di drenaggio verticali uniti ad un sistema di fori drenanti sub-orizzontali. Tra i sistemi di drenaggio meno utilizzati va menzionata l’elettro-osmosi. Tale sistema risulta particolarmente costoso e non sempre efficace per il drenaggio di terreni ad elevata componente argillosa.

Le strutture di rinforzo al piede di versanti instabili caratterizzati da materiali grossolani possono funzionare sia come drenaggio sia per applicare degli sforzi di contenimento di tipo meccanico.

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6.2.3   Strutture di contenimento

Le soluzioni di tipo ingegneristico comprendono soprattutto le strutture di contenimento e di rinforzo. Tra le prime adottate possono menzionarsi i muri di sostegno; tali strutture sono state successivamente diversificate per includere una vasta gamma di tecniche quali le palificate, diaframmi in cemento armato, chiodature e tiranti, pali di piccolo diametro, terre armate. Se propriamente progettate e realizzate queste soluzioni risultano indubbiamente valide ed efficaci, specialmente per la risoluzione di problemi locali o in caso di danni potenziali elevati. In alcuni casi queste opere sono state realizzate nonostante la possibilità di adottarne altre più semplici, meno costose ed altrettanto efficaci (DOE, 1994).

I sistemi di protezione contro caduta o scivolamento di materiale. Sono rappresentati da reti o muri che bloccano la caduta di materiale.

Dighe per il contenimento di colate di terra o detrito. La principale difficoltà consiste nel determinare la capacità del bacino di raccolta dei materiali che deve essere grande abbastanza per evitare il trabocco e l’interessamento di strutture a valle.

Modellamento del versante nel caso in cui il fattore di sicurezza sia troppo basso. La profilatura può comprendere anche lavori con opere strutturali di sostegno nel caso in cui i materiali che compongono il versante siano meccanicamente scadenti. Le seguenti procedure sono possibili:

- ridurre l’altezza del versante

- ridurre l’angolo di pendio

- ridurre il peso sulla parte alta del versante

- riportare materiale pesante al piede del versante

- sostituire parzialmente o completamente il materiale scadente con uno più resistente.

Campi di applicabilità e limiti

Ø La protezione delle strutture nei confronti di movimenti di roccia o terra con fondazioni speciali può essere giustificata:

o nei casi in cui la superficie di frana è superficiale e le fondazioni possono essere progettate per resistere a forze applicate dal materiale spingente

o nei casi in cui il tasso di movimento è molto piccolo.

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6.2.4   Stabilizzazione con opere in profondità

Gli sbancamenti possono essere rinforzati con sistemi di stabilizzazione che includono strisce, griglie e fibre metalliche, polimeriche ed organiche (geosintetici). Essendo questi sistemi molto rigidi, la deformazione richiesta per raggiungere la resistenza al taglio potrebbe eccedere la deformazione ammissibile della struttura in terra.

Gli interventi di consolidamento in sito prevedono l’inserimento di elementi resistenti nella parte di terreno in movimento per migliorarne le caratteristiche di resistenza al taglio. Tali sistemi includono elementi strutturali flessibili di piccolo diametro quali chiodi o barre in acciaio o micropali ed elementi più rigidi quali i pali in cemento armato, pali precompressi, diaframmi di pali. Questi elementi possono essere installati in foro, gettati in posto o inseriti direttamente nel terreno.

La stabilizzazione della frana avviene quando le forze resistenti vengono mobilizzate nelle chiodature o nei pali; queste forze sono relative allo spostamento del corpo di frana. Poiché i movimenti del terreno sono necessari per aumentare la resistenza al taglio lungo la superficie di scivolamento, l’efficienza delle opere di consolidamento vengono generalmente ritardate. I movimenti residuali potrebbero avvenire anche mesi dopo il completamento dei sistemi di consolidamento (Sève e Leca, 1995). I pali ed altri elementi rigidi vengono utilizzati in terreni generalmente litoidi.

La stabilità della massa rinforzata viene valutata attraverso analisi dello stato limite che ipotizzano implicitamente che il materiale è rigido-plastico o che la resistenza al taglio del terreno e degli elementi di rinforzo viene raggiunta alla stessa deformazione o dislocazione. Una corretta progettazione dovrebbe comprendere:

a) gli elementi di rinforzo (resistenza alla trazione ed al taglio)

b) l’interfaccia tra terreno ed elementi strutturali (resistenza del materiale di riempimento tra terreno ed elemento strutturale)

c) il terreno quando questi raggiunge la pressione limite normale agli elementi strutturali (fondazioni, chiodature, palificate)

d) la massa rinforzata del terreno (stabilità complessiva).

La stabilità complessiva (d) viene valutata utilizzando un metodo di equilibrio limite adattato alla resistenza totale T, sforzi normali N, forze e momenti flettenti M, mobilizzati in elementi strutturali che attraversano la superficie di rottura.

Nel caso di utilizzo di elementi flessibili (es. chiodature, tiranti), questi vanno collocati nella zona di maggior estensione della frana.

In caso di adozione di muri di contenimento come misura stabilizzante, vanno considerati i seguenti punti:

- le deformazioni del versante devono essere limitate per permettere la realizzazione delle strutture

- il terreno in posto non deve essere troppo profondo ed il muro va fondato esclusivamente su terreni non interessati da scivolamento in atto o potenziali

- il versante non deve essere troppo lungo, per evitare che le coltri in movimento possano scavalcare il muro.

Campi di applicabilità e limiti

Ø Le strutture in terra rinforzate internamente possiedono diversi vantaggi:

o sono coerenti e flessibili in modo da tollerare grandi deformazioni

o sono utilizzabili per diverse tipologie di terreni

o può essere usata un’ampia varietà di materiale di riempimento

o sono facili da costruire

o sono resistenti alle sollecitazioni sismiche

o sono relativamente poco costose

o hanno una grande adattabilità dal punto di vista estetico.

Ø Una limitazione nell’uso dei sistemi profondi risiede nella loro scarsa rigidità.

Ø Gli elementi flessibili hanno un minor rapporto costo/efficacia e sono meno adatti nei seguenti casi (Mitchell et al., 1990):

o terreni granulari sciolti con valori N di SPT < 10 o densità relative < 30%

o terreni poco classati con coefficienti di uniformità < 2

o resistenza non drenata in terreni coesivi teneri < 40 kPa

o argille con elevata plasticità (I_p > 20%).

Ø Le forze agenti su muri di contenimento rigidi (a gravità o ancorati) potrebbero essere molto elevate. In tal caso l’adozione di tali strutture è raccomandata su frane piuttosto superficiali.

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6.3   Mitigazione del rischio con interventi sugli elementi esposti

Gli interventi realizzati sugli elementi esposti mirano alla riduzione del danno potenziale intervenendo su due componenti principali : gli elementi a rischio e la loro vulnerabilità.

Per quanto riguarda gli elementi esposti, trattandosi di Beni Culturali, la delocalizzazione ed il trasferimento non sembrano strategie percorribili nel nostro paese, si può pensare al massimo ad una definizione dell’utilizzo del suolo più consono per le aree instabili.

La vulnerabilità può essere ridotta viceversa mediante interventi di tipo tecnico oppure di tipo normativo che riguardino l’organizzazione sociale del territorio. Sono possibili ad esempio le seguenti azioni:

a) consolidamento degli edifici con conseguente riduzione dell’entità di danneggiamento dell’elemento interessato dalla frana

b) installazione di misure di protezione quali reti o strutture paramassi (parapetti, gallerie, rilevati o trincee), in modo da determinare una riduzione della probabilità che l’elemento a rischio venga interessato dalla frana, senza tuttavia limitare la probabilità di occorrenza di questa

c) messa a punto di sistemi di monitoraggio e di allarme, che consentano un adeguato preannuncio in modo da limitare la probabilità che la vita umana sia vulnerata dall’evento franoso

d) organizzazione di piani di emergenza e di soccorso, al fine di limitare il più possibile i danni prodotti dalla frana.

Gli interventi non strutturali, rispetto a quelli strutturali, presentano una maggiore flessibilità ed un costo relativamente ridotto per cui dovrebbero essere comunque promossi nelle zone a rischio elevato.

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6.4  Strumenti di controllo dell’efficacia degli interventi

Pur se impiegate in numerosi campi dell’ingegneria geotecnica, è proprio nella stabilità dei pendii che le misure di controllo hanno una funzione spesso insostituibile nell’analisi degli interventi di stabilizzazione.

L’esigenza di acquisire tramite le misure di controllo, dati affidabili sull’entità, sulla distribuzione nel pendio e sulla evoluzione nel tempo dei movimenti e delle pressioni neutre nasce da tre ordini di problemi:

1. Nella fase di analisi e progettazione degli interventi, infatti, il modello geotecnico con cui ricostruire il meccanismo di instabilità del versante spesso non può essere realizzato sulla base degli altri tipi di indagine (analisi degli elementi morfologici, ricostruzione della stratigrafia e delle condizioni idrauliche, caratterizzazione geotecnica dei materiali). A questa limitazione contribuiscono:
• La variabilità spaziale delle caratteristiche meccaniche dei materiali e delle condizioni idrauliche e le incertezze associate alla loro determinazione
• La difficoltà di estrapolare alla scala della formazione i parametri geotecnica di laboratorio, specialmente nelle scarpate in roccia
• La complessità delle condizioni stratigrafiche e la difficoltà di interpretare univocamente gli elementi morfologici specie nei pendi con una lunga evoluzione
• Le semplificazioni dei modelli di analisi più comuni e la difficoltà di valutare i risultati dei modelli più sofisticati.
2. Una volta realizzato l’intervento le misure di controllo costituiscono l’unico mezzo per verificare l’efficacia e lo stato di efficienza degli interventi osservando il comportamento del pendio a seguito delle opere di stabilizzazione e misurando direttamente l’effetto delle opere su alcuni fattori destabilizzanti.
3. Nel maggior parte dei casi, poi, le misure di controllo costituiscono l’unico strumento per valutare in modo quantitativo le condizioni di pericolo di un area in frana o potenzialmente instabile.

La strumentazione di controllo può essere utilizzata per più scopi. In particolare è possibile distinguere le informazioni ottenibili dalla strumentazione durante le varie fasi dello studio:

a) Prima dell’intervento di stabilizzazione:

· Acquisizione di elementi per l’analisi del fenomeno

· Determinazione dei parametri per la scelta e la progettazione dell’intervento di stabilizzazione

· Valutazione del rischio di pubblica incolumità nell’area di frana Þ allertamento

b) Durante e dopo l’intervento di stabilizzazione:

· Controllo dell’evoluzione del fenomeno a breve termine Þ eventuale modifica al progetto

· Controllo in corso d’opera dell’intervento

· Controllo dell’evoluzione del fenomeno a medi/lungo termine Þ verifica dell’intervento

· Condizioni di pubblica incolumità nell’area di frana Þ allertamento

· Influenza dell’intervento sull’ambiente circostante.

Maggiori dettagli relative alle tecniche e metodologie, alle componenti e alle caratteristiche principali di una stazione di controllo e alla classificazione della strumentazione possono essere consultati nel fascicolo : “Misure per il controllo, la sicurezza dei versanti instabili e sistemi di sorveglianza automatici e manuali”.

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