RICERCA ITALIANA     

Analisi e mitigazione del rischio indotto da movimenti rapidi di versante.

Università degli Studi di Parma

Abstract

I fenomeni di crollo da pareti rocciose sono comunemente diffusi in tutte le regioni di montagna e lungo le falesie costiere. L’evoluzione di questi fenomeni franosi determina cadute di massi, valanghe di roccia, debris flow ed altri tipi di movimenti rapidi che costituiscono una costante fonte di pericolo per le vite, le strutture e le infrastrutture civili. La difesa di questi beni può essere svolta con lo scopo di stabilizzare, con interventi di tipo attivo, pareti rocciose potenzialmente instabili o di proteggere le vite e le strutture a rischio di invasione da questo tipo di frane veloci con opere di tipo passivo. Il dimensionamento di interventi di tipo attivo o passivo richiede la conoscenza delle caratteristiche geometriche, meccaniche e idraulico degli ammassi rocciosi che costituiscono le pareti o le falesie potenzialmente instabili. Il primo degli obbiettivi che si propone il presente programma di ricerca è quello di migliorare i metodi e le tecniche di acquisizione dei dati geometrici e delle caratteristiche meccaniche e idrauliche delle discontinuità in roccia che hanno un ruolo predominante nel problema della stabilità dei versanti rocciosi. In questo ambito l’Università di Parma approfondirà e svilupperà metodologie innovative con tecniche di rilievo fotogrammetrico e laser scanner per l’acquisizione di immagini digitali della parete rocciosa esaminata. L’orientazione e la posizione spaziale delle discontinuità saranno determinate automaticamente a partire da questi rilievi tramite l’applicazione di un algoritmo di “segmentazione” che permette di individuare analiticamente la presenza di più piani e della loro relativa equazione a partire da una “nuvola” di punti individuati dal rilievo. In questo modo sarà possibile pervenire ad una mappatura deterministica delle discontinuità ed una puntuale ricostruzione geometrica dell’ammasso roccioso. Lo sviluppo della ricerca prevede la successiva fase di automazione delle analisi di stabilità del versante che, partendo dai risultati del rilievo geomeccanico automatizzato, fornirà una mappatura delle aree a maggior pericolosità di distacco nonché la valutazione del volume della massa potenzialmente instabile e l’identificazione delle zone più propense al crollo. L’elaborazione finale fornirà dunque tutti i parametri necessari per le successive analisi di propagazione di fenomeni franosi rapidi quali caduta di massi e valanghe di detrito. L’Università di Milano si occuperà di analizzare le strutture di correlazione spaziale delle varie caratteristiche geometriche e fisiche delle discontinuità che influenzano maggiormente il comportamento idrogeologico al fine di valutare gli effetti della circolazione idrica sotterranea sulla stabilità degli ammassi rocciosi. Le attività partiranno dal recupero dei dati esistenti al fine di organizzare un database delle informazioni e valutarne la distribuzione spaziale. Tutte le informazioni verranno gestite all'interno di un sistema informativo territoriale. Si prevede di procedere al censimento delle sorgenti presenti nelle pareti rocciose campione, complessivo dei dati idrochimici e di portata disponibili nell'area. L'analisi preliminare spaziale delle informazioni di dettaglio e la sovrapposizione con le caratteristiche geologico-strutturali dell'area permetterà di identificare le aree a maggiore potenziale di dissesto, selezionate come aree pilota, all'interno delle quali concentrare le successive attività di caratterizzazione. Questa attività verrà condotta in stretta collaborazione con l'Unità 1 di Parma sfruttando le tecniche di osservazione in remoto delle discontinuità negli ammassi rocciosi e di elaborazione automatica dei principali cinematismi di rottura impiegati dall'Unità 1. Tutto ciò contribuirà a definire come integrare le diverse tecniche di rilievo in sito e da remoto degli ammassi per ottenere l'identificazione delle aree a maggior potenziale di crollo. Il secondo aspetto di questo programma di ricerca è relativo alle verifiche di stabilità effettuate per le situazioni di potenziale instabilità rilevate in sito. Queste analisi fanno parte dei compiti dell’Unità di ricerca di Torino 1 che utilizzerà programmi di calcolo già collaudati per le verifiche dei potenziali cinematismi di scivolamento e crollo. L’Unità di Torino 1 svolgerà anche le analisi dei potenziali percorsi di singoli o di più blocchi per determinare le aree di invasione da caduta massi o da valanghe di roccia. Queste verifiche hanno anche lo scopo di facilitare le decisioni relative al tipo di interventi attivi o passivi da svolgere per la mitigazione degli effetti degli eventi franosi. La definizione delle aree di invasione da fenomeni di debris flow sarà il principale compito dell’Unità di ricerca di Torino 2, che avrà anche l’obbiettivo di sviluppare delle back analysis di frane per colate detritiche già avvenute con lo scopo di calibrare, attraverso l’utilizzo di due modelli numerici, i parametri caratteristici del fenomeno. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Gianpaolo Giani Università degli Studi di PARMA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Gli obiettivi finali del progetto di ricerca che ha per titolo: “Analisi e mitigazione del rischio indotto da movimenti franosi rapidi” possono essere definiti tendo conto dei risultati e degli obbiettivi già raggiunti nel precedente PRIN avente titolo: “Studi teorici e sperimentali per l’analisi dell’innesco e dell’evoluzione del moto di caduta massi” nel quale operavano già 3 delle 4 Unità di ricerca di questo progetto.
Partendo da queste premesse si può dire che i principali movimenti rapidi (crolli e cadute di massi, valanghe di roccia, valanghe detritiche, colate detritiche) sono stati trattati e considerati.
L’obiettivo globale di questo progetto è quindi di migliorare le conoscenze dei fenomeni che determinano l’innesco e i diversi tipi di evoluzione di crolli da pareti rocciose che si verificano in regioni di montagna e falesie.
In particolare i principali aspetti innovativi che costituiscono anche gli obiettivi di questo progetto di ricerca sono qui di seguito riassunti.
Stima dell’affidabilità e dei vantaggi dei rilievi delle pareti rocciose e dei depositi detritici effettuati con tecniche fotogrammetrici e/o laser scanner. Ricostruzione geometrica degli ammassi rocciosi e stima delle volumetria e granulometrie dei depositi detritici (Unità di Parma).
Sviluppo di una metodologia per la valutazione della possibilità di occorrenza temporale di fenomeni di crollo e definizione dei percorsi e delle altre caratteristiche del moto di massi caduti da pareti rocciose per la valutazione delle aree di invasione, dei parametri utili per il progetto di opere di difesa e costruzione di mappe di pericolosità sul fondovalle (Unità di Torino 1).
Determinazione del comportamento reologico dei materiali naturali (detriti e, in misura minore, sabbie e terreni a grana fine) costituenti il corpo di una colata detritica. Definizione dei parametri da impiegare nei modelli di calcolo delle colate detritiche. Calibrazione dei parametri attraverso un procedimento di analisi a ritroso realizzato attraverso il confronto tra i risultati di modellazioni numeriche e le evidenze sperimentali rilevate in siti che sono stati sede di debris flow (Unità di Torino 2).
Messa a punto di un modello geostatistico capace di valutare la distribuzione spaziale dei parametri geometrici e fisici di discontinuità in roccia. Stima della conduttività di un ammasso roccioso e delle principali discontinuità con l’ausilio di semplici misure idrauliche in sito e dei risultati dei rilievi strutturali e delle loro interpretazioni geostatistiche. Messa a punto di un modello di flusso tridimensionale in un ammasso roccioso (Unità di Milano). <<<

Risultati parziali attesi

I risultati della ricerca che ha per titolo: “Analisi e mitigazione del rischio indotto da movimenti franosi rapidi” possono essere definiti tendo conto dei risultati già raggiunti nel precedente PRIN avente titolo: “Studi teorici e sperimentali per l’analisi dell’innesco e dell’evoluzione del moto di caduta massi” nel quale operavano già 3 delle 4 Unità di ricerca di questo progetto.
Partendo da queste premesse si può dire che i principali movimenti rapidi (crolli e cadute di massi, valanghe di roccia, valanghe detritiche, colate detritiche) sono stati trattati e considerati.
Lo scopo di questo progetto è quindi di migliorare le conoscenze dei fenomeni che determinano l’innesco e i diversi tipi di evoluzione di crolli da pareti rocciose che si verificano in regioni di montagna e falesie.
In particolare i principali aspetti innovativi che costituiscono anche gli obiettivi di questo progetto di ricerca sono qui di seguito riassunti.
Stima dell’affidabilità e dei vantaggi dei rilievi delle pareti rocciose e dei depositi detritici effettuati con tecniche fotogrammetrici e/o laser scanner. Ricostruzione geometrica degli ammassi rocciosi e stima delle volumetria e granulometrie dei depositi detritici (Unità di Parma).
Sviluppo di una metodologia per la valutazione della possibilità di occorrenza temporale di fenomeni di crollo e definizione dei percorsi e delle altre caratteristiche del moto di massi caduti da pareti rocciose per la valutazione delle aree di invasione, dei parametri utili per il progetto di opere di difesa e costruzione di mappe di pericolosità sul fondovalle (Unità di Torino 1).
Determinazione del comportamento reologico dei materiali naturali (detriti e, in misura minore, sabbie e terreni a grana fine) costituenti il corpo di una colata detritica. Definizione dei parametri da impiegare nei modelli di calcolo delle colate detritiche. Calibrazione dei parametri attraverso un procedimento di analisi a ritroso realizzato attraverso il confronto tra i risultati di modellazioni numeriche e le evidenze sperimentali rilevate in siti che sono stati sede di debris flow (Unità di Torino 2).
Messa a punto di un modello geostatistico capace di valutare la distribuzione spaziale dei parametri geometrici e fisici di discontinuità in roccia. Stima della conduttività di un ammasso roccioso e delle principali discontinuità con l’ausilio di semplici misure idrauliche in sito e dei risultati dei rilievi strutturali e delle loro interpretazioni geostatistiche. Messa a punto di un modello di flusso tridimensionale in un ammasso roccioso (Unità di Milano).
L’interesse per l’avanzamento delle conoscenze e le eventuali potenzialità applicative di questo progetto di ricerca sono qui riassunti.
L’impiego di tecniche laser scanner e/o fotogrammetriche è un argomento di crescente interesse da parte dei ricercatori che operano nel campo della Meccanica delle rocce. Solo nello scorso luglio al congresso internazionale di Meccanica delle rocce tenutosi a Lisbona è stato dedicato uno speciale workshop, coordinato dal Prof. Einstein, al tema trattato in questo progetto di ricerca nel quale un certo numero di lavori presentati era relativo all’applicazione di metodi fotogrammetrici e laser scanner per il rilievo di pareti rocciose. Anche nell’ultimo convegno americano (USA) di Meccanica delle rocce il tema dell’utilizzo di metodi fotogrammetrici e laser scanner è stato oggetto di un buon numero di memorie.
Il gruppo geotecnico dell’Università di Parma è stato, in questi ultimi anni, molto attivo nello studio e nell’applicazione di queste metodologie e intende proseguire a operare in questo filone di ricerca.
L’interesse applicativo di queste metodologie è particolarmente importante per i vantaggi rispetto ai rilievi tradizionali, che queste tecniche possono dare: maggior precisione, maggior obbiettività, possibilità di operare in zone difficilmente accessibili direttamente, possibilità di creare direttamente data base da elaborare più facilmente e completamente in ufficio.
I metodi di tessellazione di masse rocciose possono essere sviluppati con maggior affidabilità avendo a disposizione i dati completi di orientamento, persistenza e spaziatura delle discontinuità censite con l’ausilio di metodi fotogrammetrici e laser scanner.
La costruzione di un fuso granulometrico di un materiale detritico realizzata utilizzando tecniche fotogrammetriche costituisce un aspetto piuttosto innovativo.
Lo sviluppo di una metodologia per la valutazione della possibilità di occorrenza temporale di fenomeni di crollo e definizione dei percorsi e delle altre caratteristiche del moto di massi caduti da pareti rocciose per la valutazione delle aree di invasione, dei parametri utili per il progetto di opere di difesa e costruzione di mappe di pericolosità sul fondovalle può fornire un risultato che ha un’importante ricaduta applicativa.
La determinazione dell’occorrenza temporale di un fenomeno di crollo è un obbiettivo molto ambizioso e il risultato di questa ricerca produrrà probabilmente solo una prima risposta indicativa a questo problema. Viceversa, i risultati che si otterranno nell’analisi dei cinematismi di rottura, nelle verifiche di stabilità e nelle simulazioni di caduta di massi per la determinazione delle aree di invasione rappresenteranno un aspetto piuttosto innovativo nell’ambito degli studi sulla pericolosità e sul rischio di crolli e cadute di massai effettuate alla scala di bacino.
Gli studi sui movimenti evolutivi di colamenti detritici sono da parecchi anni oggetto di ricerche di fisici e ingegneri idraulici e geotecnici. Le analisi previsionali del percorso di una colata e la stima delle aree di invasione sono spesso svolte dagli Enti preposti alla difesa del territorio con modelli bidimensionali, utilizzando parametri del moto piuttosto semplici derivanti da importanti assunzioni semplificative. Uno dei risultati che si prefigge il presente programma di ricerca è quello di migliorare le conoscenze sul diverso comportamento reologico che possono avere diverse tipologie di corpi di detrito soggetti a colamento, di migliorare la conoscenza dei parametri che regolano il fenomeno e, infine, di mettere a punto un modello tridimensionale per l’analisi del fenomeno di deposizione. La ricaduta pratica di questi risultati è piuttosto importante nell’ambito degli studi e delle progettazioni per la difesa del territorio.
Molti sono gli studi reperibili nella letteratura scientifica sull’uso della statistica nella valutazione delle proprietà geometriche delle discontinuità. Il metodo dei frattali e la teoria delle variabili regionalizzate trovano un minor riscontro e sono soprattutto impiegati per l’analisi dei profili di rugosità delle pareti di discontinuità.
L’utilizzo di metodi geostatistici per l’analisi della distribuzione di parametri geometrici come l’apertura e la spaziatura delle discontinuità costituisce un aspetto piuttosto innovativo in questo campo. I risultati di questa ricerca avranno una valenza prevalentemente scientifica.
La determinazione della conduttività di una discontinuità o di un mezzo roccioso discontinuo è uno dei problemi più difficili nella meccanica delle rocce, soprattutto partendo da dati di rilievi in sito e da semplici misure idrauliche che non comprendano prove di pompaggio. L’obbiettivo di questa ricerca rappresenta un tentativo i cui risultati, se validati da riscontri in sito, possono indirizzare questi tipi di studio verso metodi di rilievo e analisi meno onerosi di quelli che utilizzano prove di pompaggio, ma di importante ricaduta pratica.

La valutazione delle pressioni idrauliche alla base dei piani di potenziale scivolamento è uno degli aspetti più importanti nell’ambito delle verifiche di stabilità di pareti rocciose. Anche la messa a punto di un modello di flusso 3D rappresenta un obbiettivo i cui risultati possono avere un ricaduta scientifica di un certo interesse. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

I fenomeni di crollo da pareti rocciose sono comunemente diffusi in tutte le regioni di montagna e lungo le falesie costiere. Nonostante una così ampia diffusione del fenomeno, in letteratura si trovano pochi esempi di modelli di analisi relativi a problemi connessi a crolli e cadute massi a scala di bacino. Il processo di caduta massi, infatti, pur essendo in apparenza piuttosto semplice e basato su leggi conosciute, in realtà è complicato dal fatto che i parametri coinvolti nei fenomeni di rottura ed evoluzione hanno un grado elevato di incertezza e l'elevata estensione delle aree coinvolte rende difficile raccogliere informazioni sufficienti per condurre analisi dettagliate di stabilità. Uno dei primi esempi di metodologie dedicate alla definizione della pericolosità di aree vaste, necessarie per una pianificazione regionale del territorio, è il programma STONE (Guzzetti et al., 2002; Crosta &amp; Agliardi, 2003), che è in grado, partendo da informazioni topografiche e geomorfologiche disponibili a scala di bacino e utilizzando un modello di simulazione delle traiettorie di caduta massi, di valutare le aree di invasione e produrre carte tematiche utili alla definizione della pericolosità e del rischio alla stessa scala. Altri metodi simili a quelli del programma STONE sono stati proposti da numerosi autori (per esempio, Wieczorek et al., 1998; Jaboyedoff &amp; Labiouse, 2003). Il limite di tale approcci è però l'assenza di un modello meccanico che consenta di valutare la possibilità di distacco di volumi rocciosi dalle pareti. Essendo unicamente basato su dati reperibili dalla cartografia,essi infatti non sono in grado di tenere conto delle condizioni strutturali del versante e riserva le valutazioni probabilistiche alla fase di evoluzione del fenomeno di caduta, per la quale è sufficiente conoscere la morfologia del pendio, le sue condizioni litologiche e la copertura, informazioni facilmente ottenibili dalla cartografia in ambiente GIS (Geographical Information System). In termini generali, le misure di protezione e mitigazione del rischio da frana devono essere legate alla determinazione della pericolosità, legata all'estensione delle aree coinvolte, all'intensità del fenomeno ed alla probabilità di occorrenza (Bonnard et al., 2004). La previsione quantitative della pericolosità è complicata infatti dal fatto che il distacco dei massi da un versante può essere dovuta ad una combinazione di piccolo variazioni dei parametri geometrici, meccanici e idraulici delle discontinuità che hanno un ruolo cruciale nella formazione della massa rocciosa in blocchi e nella loro stabilità. Questi parametri sono determinati usualmente da rilievi geostrutturali effettuati in sito su affioramenti rocciosi. Negli ultimi 30 anni sono state sviluppate, per la misura delle caratteristiche geometriche delle discontinuità, in alternativa ai metodi tradizionali, tecniche di acquisizione di immagini: esse possono essere, in prima approssimazione distinte in monoscopiche e stereoscopiche. L’automazione nel primo caso richiede tecniche di analisi dell’immagine, nel secondo caso usando la geometria computazionale, la “cluster” analisi o la statistica robusta. Le relazioni intercorrenti tra le discontinuità in termini di modalità di terminazione o di gerarchia può essere analizzata direttamente dalle tracce visibili su immagini fotografiche. Tsoutrelis et al. (1990) e Crosta (1997) hanno elaborato manualmente immagini fotografiche a questo scopo. Tale operazione risulta molto lunga se eseguita manualmente e quindi l’analisi automatica delle immagini ha costituito un punto di sviluppo molto importante in questo senso. Reid et al. (2000) hanno messo a punto un metodo per l’identificazione delle tracce basato sull’intensità di colore dei pixel. Hadjigeorgiou et al. (2003) hanno analizzato e confrontato diversi possibili algoritmi denominati “edge and line” di individuazione automatica delle tracce riscontrando molte limitazioni dovute all’influenza della tessitura della roccia, del grado di illuminazione etc. Allo scopo di migliorare tale metodologia Lemy and Hadjigeorgiou (2003) hanno misurato numerosi parametri geometri e radiometrici confrontando la loro diversa capacità di discriminare lo spazio nell’immagine per l’individuazione delle tracce e mettendo a punto un metodo che sviluppa l’algoritmo “edge and line” con l’uso delle reti neurali. Kemeny e Post (2003) derivano l’orientazione delle discontinuità da immagini digitali ipotizzando che la superficie rocciosa sia ragionevolmente piana e la camera posizionata perpendicolarmente alla stessa. Il metodo stima la costante K ed il valore medio della distribuzione di frequenza di Fisher delle discontinuità dimostrando come per una discontinuità affiorante su almeno due pareti non parallele la precisione della determinazione dell’inclinazione e della direzione di immersione sia molto buona (circa 1°). Le tracce vengono individuare manualmente o semi automaticamente con l’uso della trasformata di Hough. Oltre alla determinazione di mappe di tracce di discontinuità si possono ricavare informazioni 3D anche da riprese monoscopiche solo in limitate condizioni geometriche relative alla reciproca orientazione tra fotocamera e pareti rocciose. I metodi stereoscopici invece, combinando le informazioni derivanti da 2 immagini, permettono l’estrazione di dati effettivamente 3D (Hagan, 1980, Harrison, 1993). Gaich et al. (2004 and 2006) applicano la stereo fotogrammetria utilizzando camera digitali panoramiche per avere immagini ad elevate risoluzione. Sviluppano un modello digitale del terreno (DTM) tramite triangolarizzazioni dal quale si possono ottenere informazioni sulle discontinuità. Viene determinata la normale alla superficie in ogni triangolo usando tecniche fotogrammetriche standard che possono portare a risultati di precisione non omogenea al variare dell’angolo di presa. Le misure possono essere solo interattive e il metodo non è automatizzato. Recentemente l’uso del laser scanner (Kemeny et al., 2003; Dolan, 2003; Feng, 2003) è emerso per l’acquisizione di grande numero di punti che possono essere poi trattati con le stesse tecniche di seguito descritte per misure effettuate con stereo fotogrammetria digitale. La procedura di suddivisione in gruppi dei punti appartenenti al DSM, che possano formare superfici approssimativamente piane, prende il nome di segmentazione geometrica del DSM (Roncella, 2004). La metodologia adottata nell’ambito di questo progetto, già presentata dai partecipanti e tutt’ora in fase di perfezionamento, è basato sull’algoritmo RANSAC. RANSAC è utilizzato nell’analisi d’immagini e nella cartografia automatizzata per ricercare in un insieme di dati sperimentali un modello predefinito. Nel caso di una porzione di DSM corrispondente ad un insieme di piani, l’algoritmo utilizzato permette di individuare i vari piani e stimare le relative equazioni caratteristiche, anche in presenza di una rilevante percentuale d’errori grossolani. La quantificazione delle proprietà idrauliche, di resistenza e di deformabilità delle discontinuità e degli ammassi rocciosi assume fondamentale importanza nell'ambito della caratterizzazione geomeccanica dei siti ai fini della valutazione della loro stabilità ed il successivo dimensionamento di opere ingegneristiche (Hudson e al. 1997, Hoek 2007). L'acquisizione dei dati necessari a definire le caratteristiche qualitative dell'ammasso è spesso condizionata dalla scarsa accessibilità dei luoghi e dalla generale mancanza di continuità degli affioramenti. Molto spesso, quindi, la quantità dei dati disponibili non consente la determinazione dei parametri geomeccanici in corrispondenza dell'intera estensione dell'area in esame (Baecher 1983). Mentre la presenza di più famiglie di discontinuità e i loro rapporti geometrici possono essere oggi ben analizzate con strumenti di acquisizione in remoto di vario tipo, le caratteristiche delle discontinuità (apertura, rugosità, riempimento, umidità) richiedono comunque la loro misurazione o osservazione diretta in sito tramite strumenti convenzionali e non (Priest 1993, ISRM 1978). Interpretando i parametri caratteristici delle discontinuità come funzioni random dello spazio si possono esaminare le loro proprietà statistiche nonché le strutture di correlazione spaziale in forma di variogrammi sperimentali delle variabili considerate (Samper e al. 1989). Successivamente si possono produrre delle cartografie tematiche della zona in oggetto utilizzando il metodo di interpolazione di kriging valutandone il grado di incertezza associato alla stima ottenuta mediante carte della varianza degli errori (Guadagnini e al 1998). Questa procedura risulta di particolare utilità per tutti quei parametri che condizionano la circolazione idrica negli ammassi rocciosi che risulta estremamente importante negli studi sulla loro stabilità. Per tale motivo ne consegue che una corretta valutazione della conducibilità idraulica attraverso procedure robuste e affidabili rappresenta una questione centrale nello studio dei dissesti che si sviluppano negli ammassi rocciosi. L'elaborazione statistica dei dati rilevati in sito permette di mettere in relazione i parametri di apertura, rugosità, persistenza e spaziatura delle discontinuità, con uno stato di circolazione idrica critica, ovvero di circolazione permessa. In questo modo è possibile correlare queste caratteristiche con i termini relativi al flusso idraulico, quali conducibilità idraulica e porosità dell'ammasso. Questi poi possono essere verificati e validati in sito tramite un approccio diretto basato essenzialmente su prove di permeabilità (all'aria o all'acqua) degli ammassi, la cui validità è però strettamente puntuale e sensibile alle temporanee condizioni al contorno, e su uno indiretto e più qualitativo ma meno condizionato dal punto di prova, basato sulle caratteristiche idrochimiche e idrologiche delle sorgenti dell'area in oggetto, principale manifestazione superficiale della circolazione idrica negli ammassi rocciosi. L'insieme dei dati raccolti elaborato al fine di trovare le più idonee correlazioni spaziali consente di identificare all'interno degli ammassi unità a differente caratteristiche idrogeologiche che non necessariamente coincidono con quelle litologiche. Queste unità costituiscono la base del modello idrogeologico concettuale tridimensionale dell'area che deve essere necessariamente sviluppato per l'implementazione di un idoneo modello numerico di flusso negli ammassi. Il modello calibrato per condizioni di sollecitazioni idriche note (Cacas, e al. 1990), permette poi di analizzare situazioni critiche in termini di ricarica al fine di evidenziare quali scenari risultano di maggior pericolo per lo sviluppo di fenomeni di instabilità negli ammassi rocciosi. Il lavoro verrà applicato in un area pilota della Valchiavenna (SO), dove il gruppo di Geologia Applicata dell'Università degli Studi di Milano ha una sede distaccata per lo studio dell'ambiente montano, attiva dal 2000. L’analisi dell’evoluzione di fenomeni di crollo in cadute di massi, valanghe di roccia o di detrito e di colate di detrito e di altri movimenti franosi rapidi ha grande importanza sia per la determinazione delle aree di invasione del materiale in frana, sia per una caratterizzazione del moto e la determinazione dei parametri necessari alla progettazione di opere di difesa attive o passiva. I fenomeni di caduta di massi e di debris flow vengono ormai da qualche decina di anni studiati anche attraverso modellazioni numeriche o analitiche. Spesso con l’ausilio di prove in sito è possibile calibrare i parametri del moto attraverso confronti tra dati sperimentali e risultati di calcolo. I debris flow sono fenomeni caratterizzati da grandi volumi di miscele concentrate di detrito e acqua che si propagano in aree montane ad elevate velocità e sono innescati da eccezionale presenza d'acqua. Un'ulteriore classificazione è basata sul tipo di materiale coinvolto nel processo: muddy debris flow, caratterizzati da una distribuzione granulometrica ben assortita e sufficientemente ricchi di frazione fine (argillosa) e i granular debris flow caratterizzati da un più esiguo contenuto di particelle fini. La concentrazione dei sedimenti e le proprietà della fase solida sono gli elementi che maggiormente influenzano le caratteristiche reologiche dei debris flow (Pierson &amp; Costa, 1987) e possono variare durante uno stesso evento. Il comportamento reologico di sospensioni concentrate è stato trattato principalmente in 3 campi, apparentemente distinti che considerano differenti tipi di materiale sotto varie condizioni: reologia delle sospensioni, fisica dei materiali granulari, geotecnica. Sebbene alcuni metodi di analisi siano basati su approcci rigorosi (Pastor et al 2007), tuttavia lo studio dei debris flow in termini di valutazione del rischio viene generalmente effettuato usando modelli semplici, proprio a causa della complessità del processo. Questi modelli possono permettere, tramite l'introduzione di relativamente pochi parametri, di effettuare previsioni in termini di distanze percorse e velocità della massa in moto (Deangeli, 2007). I modelli utilizzati per lo studio di casi reali sfruttano generalmente le tecniche che sono state sviluppate nel campo dell'Idraulica per lo studio dei flussi di fluidi viscosi in canali aperti. In questo ambito si considera la colata un fluido equivalente e nei modelli si inseriscono le proprietà di questo fluido che molto spesso non sono quelle del materiale reale soggetto al movimento. Il mezzo viene considerato monofase e le leggi reologiche di solito adottate sono: Newton, Bingham, Bagnold e Voellmy. Nell'ambito della valutazione del rischio indotto da debris flow gli studi relativi al contesto italiano fanno spesso uso di codici di calcolo commerciali (DAN, FLO-2D), basati appunto sui legami costituivi sopra indicati. Molti lavori mettono poi a confronto i risultati ottenuti da back analysis di debris flow ricavati dall'utilizzo di diversi modelli numerici, che sono basati su comportamenti di fluidi diversi (Tecca et al. , 2006; Sosio et al., 2006). L'aspetto critico di queste modellazioni, al fine di ottenere buona rispondenza tra fenomeno modellato e fenomeno reale, è la calibrazione dei parametri reologici del fluido equivalente implementato nel modello (Rickenmann et al. 2006). Un'ampia conoscenza geologica fornisce delle indicazioni fondamentali sulle caratteristiche fisiche della miscela acqua sedimenti e sulla possibile distribuzione di velocità nei diversi contesti geomorfologici. Un criterio generale per individuare del comportamento predominante delle sospensioni viene di solito effettuato tramite parametri adimensionali (numero di Reynolds, numero di Bagnold, ecc..) che sono essenzialmente basati sulle caratteristiche fisiche della fase solida e sulla velocità dei debris flow. <<<