Relazione Analisi di stabilità dei versanti Monte Mario (RM)

ANALISI DI STABILITA’:

CARATTERI GEOTECNICI DEL TERRENO INTERESSATO

DAL FENOMENO FRANOSO

Con lo scopo di determinare la stratigrafia e i caratteri geotecnici e geolitologici dei

terreni presenti, è stato effettuato un rilevamento geologico di dettaglio. Inoltre, sono

stati acquisiti ulteriori dati dai lavori di Bozzano F., Martino S., Priori M. nel 2006 e di

Bozzano F., Andreucci A., Gaeta M., Salucci R. nel 2000. Dall’interpretazione dei dati

a disposizione è stata tratta la seguente stratigrafia :

UNITA’ DI MONTE MARIO: Sabbie gialle – Dal p.c. con uno spessore di 28

m; MEMBRO DI FARNETO: Limi sabbiosi – Dalla profondità di 28 m con uno

spessore di 15 m; 10

FORMAZIONE DI MONTE VATICANO: Argille e argille limose – A partire

dalla dalla profondità di 43 m in poi.

In seguito all’acquisizione dei dati tratti dai lavori sopracitati, è stato possibile

assegnare ai litotipi riconosciuti, i rispettivi parametri geotecnici, come indicato in

tabella 1. Coesione non drenata C Peso per unità di volume γ Angolo di attrito

2 3 φ (°)

LITOTIPO (t/m ) (kN/m )

Unità di Monte Mario 0.0 18.5 35

Membro di Farneto 0.5 20.0 23

Formazione di Monte 5.0

Vaticano 21.1 21

e φ

Tabella 1: Valori di C, γ dei litotipi caratterizzanti la collina di Monte Mario

In dettaglio, queste differenti litologie presentano le seguenti caratteristiche:

UNITA’ DI MONTE MARIO (Spessore: 140 m): Alla base è costituita da sabbie grigie

grossolane ad Artica Islandica, le quali, verso l’alto, passano in continuità a sabbie

gialle quarzose con intercalazioni di arenarie in orizzonti di spessore che varia dai 5 ai

15 cm, e di panchina arenacea bioclastica a laminazione incrociata a basso angolo con

frequenti frammenti di bivalvi ed echinidi, in strati di spessore compreso tra 1 e 2 m. A

partire dalle sabbie gialle l’ospite freddo Artica Islandica scompare. Salendo nella

successione, tale orizzonte passa verso l’alto ad alternanze di sabbie gialle molto fini ad

Ostrea sp., a laminazione incrociata e bancate metriche di sabbie grossolane rossastre

con intercalazioni di livelli a conglomerati di battigia, ciottoli di selce embriciati e

argille sottilmente stratificate. Questo orizzonte di ambiente transizionale caratterizza la

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parta alta della collina di Monte Mario, per uno spessore di circa 30 m. (Pleistocene

medio)

MEMBRO DI FARNETO (Limi di Farneto) (Spessore: 15 m): Alternanza di argille

grigie sabbiose con macrofossili, limi sabbiosi e sabbie poco argillose grigie, con livelli

torbosi ricchi di foraminiferi bentonici. I primi strati basali di questo membro sono

caratterizzati da un’elevata concentrazione di glauconite e frammenti conchigliari, tra

cui anche l’ospite freddo Artica Islandica, tali orizzonti costituiscono un primo livello

comprendente l’ospite freddo, ma che è ben distinto da quello conosciuto all’interno

delle sovrastanti Sabbie di Monte Mario.(Pleistocene inf.)

FORMAZIONE DI MONTE VATICANO: La formazione di Monte Vaticano, è

costituita da argille marnose grigie e grigio – azzurre stratificate, da consolidate a molto

consolidate, alternate a sabbie fini quarzose da massive a gradate, da grigie a giallo

ocra, in strati che vanno dalle bancate agli strati sottili. Gli strati argillosi presentano

frattura concoide, mentre i livelli sabbiosi appaiono sciolti e poco consolidati. La

presenza di ostracodi è testimonianza di un ambiente batiale superiore. Questa

formazione che affiora lungo la struttura di Monte Mario, arriva fino a quote che si

aggirano intorno ai 110 m s.l.m.. (Pliocene Sup.)

ELABORAZIONE DEI DATI

La collina di Monte Mario è interessata da diffusi fenomeni di instabilità gravitativa.

Cadute di blocchi si verificano soprattutto in corrispondenza della “Panchina a

Brachiopodi”, mentre le litologie che costituiscono l’Unità di Monte Mario, la

formazione dei Limi di Farneto e quella delle Marne Vaticane possono essere coinvolte

in piccole frane rototraslative più o meno superficiali (Bozzano et alii, 2006). Per

verificare la stabilità del pendio in esame, è stato utilizzato il metodo di Janbu, basato

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sulla teoria dell’equilibrio limite globale e sul metodo delle striscie, attraverso il quale

è possibile determinare il fattore di sicurezza di una superficie di scorrimento

rototraslazionale con prevalente componente traslativa. È stato scelto questo metodo di

analisi in quanto, dal punto di vista delle assunzioni matematiche, descrive in maniera

più fedele la situazione di instabilità del versante reale preso in esame. Ciò è stato

dedotto conseguentemente ad un rilevamento in campagna, dove sono stati osservati

caratteri tipici del movimento rototraslazionale con maggior componente traslativa.

Utilizzando quindi i dati ottenuti da osservazioni di campagna, unitamente a quelli

ricavati da materiale bibliografico, è stato calcolato il grado di stabilità del versante

orientale della collina di Monte Mario, operando nel seguente modo:

• Creazione del profilo del pendio su carta millimetrata in scala

1:1.000;

• Ipotesi di 4 superfici di rottura nella situazione di post-operam (dopo

il taglio antropico);

• Calcolo del Fs corrispondente ad ogni superficie di rottura

esaminata, sia in assenza che in presenza di una forzante esterna

(sisma) calcolando con il metodo di Newmark il coefficiente

pseudostatico Kx (solo per la superficie di tentativo n°1, vedi

allegato A);

• La superficie di rottura alla quale è stato assegnato il valore di Fs

minore è stata ricalcolata nella situazione di pendio ante-operam, per

verificare l’effetto che il taglio antropico ha avuto sul versante. 13

Figura 3: Piano convergente utilizzato per risolvere i problemi a singola iterazione

In particolare, per risolvere il problema della singola iterazione, il fattore di sicurezza

FS, è stato calcolato in condizioni statiche, ipotizzando, per ogni superficie di tentativo,

4 FS (ipotizzato), grazie ai quali è stato possibile calcolare i FS (risultante). Fatto ciò,

ip ris

è stato possibile realizzare il “Piano convergente” (Fig. 3), ossia un grafico che mette in

relazione i due tipi di FS nel quale viene tracciata la “curva di convergenza” unendo i

punti relativi ai valori di FS e di FS , intersecandola con la bisettrice a 45° del piano

ip ris

(linea di convergenza) (Fig. 3). Solo dopo aver tracciato tale grafico, è stato calcolato il

fattore di sicurezza in presenza di una forzante esterna. Le superfici considerate

comprendono interamente la formazione delle Marne Vaticane ed intercettano anche la

parte bassa della formazione dei Limi di Farneto, in quanto sono state rilevate sul

terreno piccole scarpate proprio sopra questa litologia. Ritenendo a flusso nullo il

contatto fra Limi di Farneto e Marne Vaticane, non è stata presa in considerazione la

possibilità della presenza di un acquifero all’interno del versante: sono stati quindi

utilizzati i parametri saturi del terreno,.(Bozzano et alii, 2006).

Questa verifica di stabilità è basata sull’ipotesi che non ci sia la presenza di un muro di

contenimento realizzato in fase post – taglio alla base del versante. Questo fatto, come

vedremo più avanti, spiegherà il perché della presenza di valori di Fs che si mantengono

al di sotto di 1.0 nonostante il versante non sia attualmente soggetto a fenomeni di

instabilità gravitativa di rilevante entità.

Tutte e quattro le superfici di tentativo ipotizzate, in fase post – taglio, hanno dato come

risultato fattori di sicurezza costantemente al di sotto di 1.0 (valore di Fs critico). 14

Nella 2° superficie di tentativo si registra il valore minimo di 0.84. Quest’ultima, in

condizioni ante – operam, risulta al contrario avere un Fs pari a 1.35, rispecchiando una

condizione di stabilità del versante in esame, in quanto ci troviamo, anche se non di

molto, al di sopra del valore di Fs corrispondente al limite di collasso del versante.

Da precisare è il fatto che ogni Fs sopracitato è inteso come Fs calcolato in condizioni

pseudostatiche; ogni Fs statico risulta, invece, essere maggiore di un valore che oscilla

tra 0,3 e 0,6. Questo scenario risulta essere coerente con i movimenti franosi osservati

in campagna, i quali hanno caratterizzato l’area durante gli ultimi venti anni in seguito

alla realizzazione del taglio a base versante.

Molto importante è il fatto che questa verifica di stabilità è basata sull’ipotesi che non ci

sia la presenza di un muro di contenimento realizzato in fase post – taglio alla base del

versante.

Questo fatto, come vedremo più avanti, spiegherà il perché della presenza di valori di Fs

che si mantengono al di sotto di 1.0 nonostante il versante non sia attualmente soggetto

a fenomeni di instabilità gravitativa di rilevante entità.

Dati bibliografici riguardanti analisi tenso – deformative del pendio in oggetto eseguite

da Bozzano et alii nel 2006, mostrano come tale versante abbia subito processi di stress

release con valori elevati di rilascio tensionale e fasce aventi spessori di circa 50 m,

dopo l’ultimo approfondimento fluviale del Tevere. Il taglio antropico ha accentuato

tale processo di stress release (figura 8). Questo è confermato principalmente da due

fattori:

• Il taglio antropico ha comportato l’asportazione di parte della zona passiva della

frana, la quale riveste un ruolo stabilizzante, che è fondamentale per l’equilibrio

dinamico del versante; 15

• Diminuzione repentina dei valori di resistenza a taglio e di rigidezza del materiale

a basse pressioni di confinamento. Ciò è messo in evidenza da prove geotecniche

effettuate su campioni indisturbati della formazione delle Marne Vaticane

(Bozzano et alii, 2006).

Figura 5: sistema di fratture del versante in oggetto, rilevate nell’ottobre 2002 (da Bozzano et alii, 2006).

Facendo un’ipotesi sulla geometria della superficie di rottura, e tenendo conto delle

tension cracks rilevate nel 2002, misurate lungo un fronte avente un’estensione di circa

50 m, è stato possibile stimare anche l’ eventuale volume del corpo di frana, il quale

risulta essere di circa 60.000 m³. 16

CONCLUSIONI

Questo lavoro ha evidenziato, tramite le varie indagini e ricerche bibliografiche

effettuate sul settore orientale della collina di Monte Mario, che l’azione antropica ha

sicuramente influito negativamente sulle condizioni di stabilità del versante, il quale era

potenzialmente pericoloso in precedenza, anche se in condizioni di pre – taglio si è

registrato un fattore di sicuerezza (1,35)