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Monitoraggio e analisi di una colata
in argilliti tettonizzate e studio di un
intervento di mitigazione basato su pozzi
di KCl.
Le colate in Argille Varicolori della valle del Basento, e in
particolare le colate del versante di Costa della Gaveta a est della
città di Potenza, costituiscono i casi di studio. Sulla base di
indagini di sito e di laboratorio, monitoraggio degli spostamenti
superficiali e profondi, misura e calcolo delle pressioni interstiziali,
si è ricostruita la struttura geologica del colle, descritta la cinematica
delle frane principali e studiata l’influenza delle piogge sulle
pressioni interstiziali e sugli spostamenti.
Integrando la rete di monitoraggio installata sulla frana
di Costa della Gaveta nel 2005, sono stati realizzati nuovi
fori in punti “strategici”, in cui sono state installate sonde
inclinometriche fisse e celle piezometriche con acquisizione
continua. E’ stato quindi valutato l’andamento nel tempo
degli scorrimenti profondi e delle deformazioni interne del
corpo di frana in vari punti della sezione longitudinale e di
alcune sezioni trasversali. Il meccanismo di scorrimento sembra
corrispondere a un movimento a portata di terreno costante nel
canale, con velocità medie annue poco variabili nei dieci anni
di osservazione. Le piogge influenzano le variazioni di velocità
stagionali. Il legame fra spostamenti e piogge, analizzato tramite
regressione polinomiale ottimizzata con approccio data driven,
è descrivibile con un buon grado di approssimazione per i dieci
anni di osservazione con un polinomio semplice. Mediante
modellazione 3D, sono stati valutati gli effetti della serie storica
di piogge sulle pressioni interstiziali. Questi sono risultati
significativi fino a profondità di circa 10-15 m e trascurabili alle
profondità maggiori. Le variazioni di velocità lungo la superficie
di scorrimento sembrano pertanto dipendere dalle variazioni
delle pressioni interstiziali sulle fasce perimetrali, meno profonde,
della superficie di scorrimento che peraltro contribuiscono con
una percentuale notevole dell’area totale. Gli effetti delle piogge
sui terreni superficiali possono essere anche di natura chimica.
Allo scopo di caratterizzare la frana da un punto di vista
chemo-meccanico, sono stati valutati la composizione del fluido
interstiziale naturale in numerose verticali e gli effetti delle sue
variazioni su numerosi parametri meccanici e, in particolare,
sulla resistenza residua a taglio e sugli scorrimenti viscosi
lungo superfici di rottura al residuo. I risultati sperimentali
suggeriscono che la riduzione di concentrazione di Na+ del
fluido interstiziale, avvenuta per vari processi naturali, abbia
contribuito al decadimento delle proprietà meccaniche dei terreni
in esame. E’ stata quindi valutata la possibilità di indurre un
efficace recupero di resistenza sempre mediante processi chimici
e, in particolare, mediante l’incremento della concentrazione di
K+ della soluzione di porosità. A tale scopo è stato realizzato un
campo prove di “miglioramento chemo-meccanico” con vari fori,
in parte usati per l’immissione di sali di potassio a profondità
predefinite, in parte per l’imposizione di gradienti idraulici in
grado di direzionare flussi di acqua e ioni. La propagazione
ionica nel corpo di frana viene monitorata analizzando la
soluzione prelevata da fori realizzati ad hoc a varie distanze dai
pozzi di sale.
I primi risultati mostrano che la velocità di propagazione
degli ioni K+ risulta abbastanza alta, in alcune zone della
superficie di scorrimento, e tale da rendere i tempi dell’intervento
accettabili da un punto di vista applicativo.
This paper describes the behaviour of an earthflow in a marine origin clay shale of the Southern Italian Apennines, and analyses the first results of an experimental remedial measure of soil improvement based on KCl wells. The main features of the structure and kinematics of the earthflow have been evaluated on the basis of geomorphologic analyses, geotechnical laboratory and field investigations, monitoring of deep/superficial displacements and pore water pressures, and modelling by phenomenological and physically-based approaches. The results of the study show that the landslide movement corresponds to a very slow sliding on a deep shear surface, along a fault line, in the residual shear strength conditions. Internal viscous strains also occur locally, above all in the weathered and softened soil, and contribute to the constancy of soil discharge along the channel. The average yearly rate of displacement, over the past ten years, has been in the order of few cm/year in the head zone and one/two orders of magnitude lower in the accumulation. The seasonal rate variations are apparently influenced by rain which can influence, besides pore pressures, pore fluid composition. The pore fluid is a composite saline-sodic solution, the concentration of which decreases dramatically from the stable soil to the landslide body and to the uppermost soil horizon. Laboratory results show that with sodium concentration decreasing, the shear strength decreases and the shear displacement rate under constant effective stresses increases. On the other side, the laboratory results show that exposure to potassium chloride solutions makes the soil shear strength increase greatly and permanently. First results of a chemical treatment by KCl wells in the head zone of the earthflow show that, locally, the ion transport in the surrounding soil is rather fast.
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