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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

UNITA' DI RICERCA

italiano - english
Bibliografia
Bertuccioli P., Lanzo G. (1993). Mechanical properties of two Italian structurally complex clay soils. Proc. Int. Symposium on Hard-Soils and Soft-Rocks. Atene, 20-23 Settembre 1993, Balkema, Rotterdam, Vol. 1, 383-389.
Cotecchia V., Del Prete M. (1984). The reactivation of large flows in the parts of southern Italy affected by the Earthquake of November 1980, with reference to the evolutive mechanism. Proc. Int. Symp. On Landslides, Toronto, 2, 33-38.
Crespellani T. Madiai C. Vannucchi G. (1996). Analisi di stabilità di un pendio in condizioni sismiche e post-sismiche. Rivista Italiana di Geotecnica, 1, 50-60.
D'Elia B. (1980). Processi di ammorbidimento di un’argilla marnosa con struttura a scaglie. Proc. 14th Convegno Nazionale di Geotecnica. Firenze, 2, 409-417.
D’Elia B. (1983). La stabilità dei pendii naturali in condizioni sismiche. XV Convegno Nazionale di Geotecnica, Spoleto, 4-6 maggio 1983, 125-135.
D'Elia B. (1991). Deformation problems in the Italian structurally complex clay soils. Invited Lecture at the 10th European Conference on Soil Mechanics and foundation engineering, Firenze, 26-30 may 1991, pp. 1159-1170.
D'Elia B. (1992). Dynamic aspects of a landslide reactivated by the Nov. 23, 1980 Irpinia earthquake (Southern Italy). Proc. of the French-Italian Conference on "Slope stability in seismic areas". Ouest Editions, Nantes Cedex (France), Bordighera (Imperia), Italy, 25-32.
D'Elia B. (1998). Stabilità dei pendii in zona sismica. Atti del Corso di Geotecnica “Ingegneria geotecnica in zona sismica”. Amministrazione Provinciale di Pesaro e Urbino - Associazione Geotecnica Italiana. Pesaro 11-13 Giugno 1998
D'Elia B., Esu F., Pellegrino A., Pescatore T. (1985). Some Effects on Natural Slope Stability Induced by the 1980 Italian Earthquake. Proc. XI ICSMFE, San Francisco, 4, 1943-1949
D'Elia B., Federico G., Pescatore T., Rippa F. (1986). Occurence and Development of a Large Landslide (Andretta - Italy) Reactivated by the Nov. 23, 1980 Earthquake. Int. Symp. on "Engineering Geology Problems in Seismic Areas", Bari, 2, 365-381.
D'Elia B., Lanzo G., Rossi-Doria M. (1991). Condizioni di stabilità dei versanti costieri tra Rocca Imperiale e Capo Spulico (Alto Ionio - Calabria). Università degli Studi di Roma "La Sapienza"- Gruppo Nazionale per la Difesa dalle Catastrofi Idrogeologiche, Ed. ESAGRAFICA s.r.l., Roma.
D’Elia B., Lanzo G., Pagliaroli A. (2003). Small-strain stiffness and damping of soils in a direct simple shear device. 2003 Pacific Conference on Earthquake Engineering. Christchurch, New Zealand, Paper N. 111.
D’Elia B., Lanzo G., Pagliaroli A., Tommasi P., Chiocci F.L. (2004). Stiffness characteristics of very soft offshore clay for wide strain range. 11th Intern. Conference on Soil Dynamics & Earthquake Engineering and 3rd Int. Conf. on Earth. Geotechnical Engineering, University of California, Berkeley, 7-9 gennaio, Vol. 1, 501-508.
Hutchinson J.N., Del Prete M. (1985). Landslides at Calitri, Southern Apenins, reactivated by the earthquake of 23 rd november, 1980. Geol. Appl. E Idrog., Vol. XX, parte I, 9-38.
Keefer D.K. (1984). Landslides caused by eratrhquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 95, 406-421.
Lanzo G. (1993). Deformazione di soglia lineare dei terreni naturali da prove di colonna risonante. Gruppo Naz. di Coordinamento per gli Studi di Ingegneria Geotecnica. Attività di Ricerca nell'Anno 1992-93, 381-384.
Lanzo G., Vucetic M., Doroudian M. (1997). Reduction of Shear Modulus at Small Strains in Simple Shear. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 123, No. 11, 1035-1042.
Lanzo G., Vucetic M. (1999). Effect of Soil Plasticity on Damping Ratio at Small Cyclic Strains. Soils and Foundations, Vol. 39, No. 4, 131-141.
Lanzo G., D’Elia B. (2003). Cyclic properties of Toyoura sand at small to medium strains in simple shear test. Rivista Italiana di Geotecnica, XXXVII, N. 2, 79-93.
Lanzo G., Pagliaroli A., D’Elia B. (2004a). Influenza della modellazione di Rayleigh dello smorzamento viscoso nelle analisi di risposta locale. 11° Convegno Nazionale di Ingegneria Sismica, Genova, 25-29 gennaio 2004, Articolo A1-02, CD Rom.
Lanzo G., Olivares L., Silvestri F., Tommasi P. (2004b). Seismic response analyses of historical towns rising on rock slabs overlying a clayey substratum. 5th Int. Conference on Case Histories in Geotechnical Engineering, New York, April 13-17, 2004, Paper 3.25, CD Rom.
Lefebvre G., LeBoeuf D., Hornych P., Tanguay L. (1992). Slope failures associated with the 1988 Saguenay earthquake, Quebec, Canada. Canadian Geotechnical Journal, 26(1), 162-164.
Muzzi M., Lanzo G., Tommasi P., Ribacchi R. (2001). Analisi numerica della risposta sismica del Colle di Orvieto. 10° Convegno Nazionale di Ingegneria Sismica, Potenza-Matera, 9-13 settembre 2001.
Olivares L. (1996). Caratterizzazione dell’argilla di Bisaccia in condizioni monotone, cicliche e dinamiche e riflessi sul comportamento del “Colle” a seguito del terremoto del 1980. Tesi di Dottorato in Ingegneria Geotecnica, Università di Napoli “Federico II”.
Olivares, L., Silvestri, F. (2001). Laboratory and numerical investigation on a post-seismic induced settlement in Southern Italy. Proc. 4th Int. Conf. on Recent Advances in Geotech. Earthquake Engineering. and Soil Dyn., San Diego, CD Rom, Paper No. 10.30.
Pagliaroli A., Lanzo G., D’Elia B. (2004). Analisi numerica della risposta sismica locale della rupe di Nicastro (CZ). Incontro Annuale dei Ricercatori in Ingegneria Geotecnica 2004. IARG 2004, Trento 7-9 luglio 2004.
Prestininzi A., Romeo R. (2000). Earthquake-induced ground failures in Italy. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 58, 387-397.
Rodriguez C.E., Bommer J.J. & Chandler R.J. (1999). Earthquake-induced landslides:1980-1997. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 18, 325-346.
Seed H.B. (1968). The Fourth Terzaghi lecture: Landslide during earthquakes due to soil liquefaction. Journal of Soil Mechanics and Found. Eng. Division, ASCE, 94(5), 1055-1122.
Seed H.B., Wilson S.D. (1967). The Turnagain Heights Landslide, Anchorage. Journal of Soil Mechanics and Found. Eng. Division, ASCE, 93(4), 325-353.
Stark T.D., Contreras I.A. (1998). Fourth Avenue Landslide during the 1964 Alaskan Earthquake. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 124, 2, 99-109.
Vucetic M., Lanzo G., Doroudian M. (1998a). Effect of the Shape of Cyclic Loading on Damping Ratio at Small Strains. Soils and Foundations, 38, n.1, 101-120
Vucetic M., Lanzo G., Doroudian M. (1998b). Damping at small strains in cyclic simple shear test. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 124, n.7, 585-594

Programma di ricerca

PERICOLOSITA' SISMICA INDOTTA: ANALISI, MODELLAZIONE E SCENARI PREVISIONALI DI FRANE INNESCATE DA TERREMOTI
Università di riferimento
Università degli Studi di ROMA "La Sapienza" - INGEGNERIA STRUTTURALE E GEOTECNICA - ROMA(RM)
Responsabile dell'Unità di ricerca
Giuseppe LANZO
Descrizione
La ricerca si propone di investigare mediante sperimentazione in laboratorio le caratteristiche in campo ciclico di terreni strutturalmente complessi a prevalente componente argillosa soggetti a fenomeni franosi in occasione di eventi sismici. In primo luogo questi risultati potranno rappresentare un contributo importante alla definizione delle caratteristiche di rigidezza e smorzamento di materiali fino ad oggi poco studiati ma estremamente diffusi nel nostro paese. Inoltre i dati sperimentali ottenuti costituiranno un ingrediente fondamentale del modello geotecnico di sottosuolo necessario per interpretare i fenomeni di instabilità sismica dei pendii naturali. Sarà poi possibile valutare la rilevanza dei fenomeni di amplificazione della risposta sismica sull'attivazione delle frane.
La ricerca riguarderà due pendii modellati in argille a struttura complessa e recentemente soggetti a movimenti franosi in occasione di eventi sismici. Entrambi i pendii sono localizzati in Italia meridionale e ricadono in zone di moderata sismicità (zona sismica 2 secondo la recente Ordinanza 3274 della Presidenza del Consiglio dei Ministri del marzo 2003). La frana in località Salcito (CB) è una riattivazione di un movimento preesistente avvenuta in occasione del terremoto del Molise del 2002 (Mw=5.7). La frana si sviluppa su un pendio a debole inclinazione, con la superficie di scorrimento localizzata ad una decina di metri di profondità dal piano campagna. Essa dista circa 38 km dall'epicentro e si è attivata 3-4 ore dopo la scossa principale. La frana in località Cerda (PA) è stata attivata dal terremoto del settembre 2002 (Mw=5.9), avvenuto nel Mar Tirreno a largo delle coste siciliane. Anche in questo caso la frana dista circa 40 km dall'epicentro ed è avvenuta con un ritardo di circa 30 min rispetto alla scossa principale. È interessante notare che sussistono diverse similitudini (per esempio, geometria del corpo di frana, distanza dall'epicentro, ritardo rispetto alla scossa principale, etc.) tra i caratteri peculiari delle frane che si intende studiare e quelle manifestatesi in aree geolitologicamente simili in occasione del terremoto irpino del 1980.

L'attività di ricerca si articolerà secondo le modalità di seguito indicate:
1 - osservazione del comportamento monotono e ciclico di terreni argillosi naturali mediante sperimentazione effettuata sia su campioni indisturbati di terreno prelevati da scavi e perforazioni di sondaggio sia su campioni ricostituiti in laboratorio. In campo monotono la sperimentazione verrà effettuata con apparecchiature convenzionali (edometro, cella triassiale e taglio diretto). Il confronto tra il comportamento dei campioni indisturbati e ricostituiti servirà ad evidenziare il ruolo che la struttura di questi terreni esercita sul comportamento meccanico.
2 - In campo ciclico lo studio sperimentale verrà effettuato mediante l'apparecchiatura di taglio semplice con doppio provino denominata DSDSS (Double Specimen Direct Simple Shear Device). Tale apparecchiatura è in dotazione presso il laboratorio geotecnico della Facoltà di Architettura "Ludovico Quaroni" dell'Università di Roma "La Sapienza". Essa consente di misurare, con un'unica coppia di provini, le caratteristiche cicliche dei terreni in un campo di deformazioni di taglio molto ampio (deformazione di taglio pari a 0.0003%-6%). In particolare, nel campo delle piccole e medie deformazioni, è possibile determinare la soglia di deformazione lineare, i parametri di rigidezza e smorzamento iniziale (rispettivamente Gmax o G0 e D0), nonché la loro dipendenza dal livello di deformazione. I valori di Gmax potranno peraltro essere confrontati con quelli ottenuti dalla misura delle velocità delle onde di taglio, VS, ricavata in sito da prove down-hole o cross-hole, che saranno eseguite anch'esse nell'ambito della presente ricerca. Nel campo delle deformazioni medio-elevate sarà poi possibile definire la soglia di deformazione volumetrica, che regola l'innesco degli eccessi di pressione neutra in condizioni non drenate, e i meccanismi di degradazione ciclica legati al numero dei cicli applicati e, come è noto, connessi all'accumulo delle sovrappressioni interstiziali.
3 – Alcuni dei parametri ottenuti (e.g. deformazioni di soglia lineare e volumetrica) saranno poi posti in relazione con le caratteristiche fisiche delle argille studiate (e.g., l'indice di plasticità IP) al fine di valutare la validità, per questo tipo di materiali, di correlazioni empiriche largamente utilizzate in letteratura per terreni argillosi normalmente consolidati e sovraconsolidati (e.g. Vucetic e Dobry, 1991). È molto importante infatti accertare se anche i valori di valori di soglia di questi materiali sono influenzati prevalentemente dai caratteri meso-strutturali di questi terreni più che dalle caratteristiche di plasticità del singolo frammento argilloso.
4 - L'accoppiamento delle misure cicliche di laboratorio e di quelle in sito, unitamente ai dati riguardanti la successione e le proprietà fisico-meccaniche dei materiali costituenti il sottosuolo, consentirà di predisporre un modello geotecnico per l'analisi di risposta sismica locale dei pendii. In particolare saranno eseguite analisi di risposta locale mono-dimensionali (1D) e bi-dimensionali (2D) con alcuni ben noti codici di calcolo che considerano il comportamento non lineare del terreno. I risultati delle analisi numeriche consentiranno di valutare l'entità dei fenomeni di amplificazione sismica locale. In particolare si distinguerà il solo effetto di amplificazione legata alla stratigrafia, determinato con analisi 1D, dall'effetto combinato di stratigrafia e topografia superficiale e sepolta, ottenuto con analisi 2D.
Per le simulazioni numeriche 1D saranno impiegati i programmi PROSHAKE (EduPro Civil Systems, 1998) e D-MOD_2 (Matasovic, 1995). Il codice di calcolo PROSHAKE effettua un'analisi 1D di un deposito di terreno stratificato caratterizzato da un legame costitutivo lineare, elastico o visco-elastico. L'analisi è in tensioni totali e la non linearità del comportamento sforzi-deformazioni del terreno è simulata mediante il cosiddetto "modello lineare equivalente". Il programma D-MOD_2 consente anch'esso una modellazione 1D della risposta sismica locale; l'analisi è però in tensioni efficaci con un modello costitutivo non lineare e isteretico. Questo codice di calcolo consente quindi di modellare il comportamento della curva scheletro e i cicli successivi di scarico e ricarico, la generazione, la dissipazione e la ridistribuzione degli eccessi di pressione interstiziale. Questo ultimo aspetto risulta particolarmente importante per i pendii in terreni argillosi in quanto la causa scatenate il movimento, soprattutto quando questo si manifesta in ritardo rispetto alla scossa principale, può essere ricercata in una riduzione progressiva delle azioni resistenti a causa della riduzione dello stato tensionale efficace. Per le analisi 2D sarà utilizzato il codice alle differenze finite FLAC (Itasca, 2002) che consente di effettuare analisi accoppiate e che incorpora leggi costitutive cicliche che modellano il comportamento non lineare e dissipativo del terreno.

La ricerca si svilupperà in tre fasi: la prima della durata di 4 mesi sarà dedicata alla programmazione del prelievo di campioni indisturbati; la seconda fase, della durata di 13 mesi, sarà dedicata alla sperimentazione in laboratorio e alla definizione del modello geotecnico di sottosuolo; la terza della durata di 7 mesi sarà destinata alle analisi di risposta sismica per la valutazione dei fenomeni di amplificazione locale.
I risultati dello studio saranno di fondamentale importanza per ricostruire a posteriori la meccanica delle frane avvenute in occasione dei terremoti. Inoltre tali risultati oltre a costituire un prodotto autonomo e di validità generale, unitamente a quelli delle altre Unità di Ricerca, potranno essere utilizzati per prevedere la stabilità di un pendio soggetto all'azione del sisma in condizioni geologiche e morfologiche simili a quelle analizzate.

Riferimenti bibliografici

EduPro Civil System, Inc. (1998). PROSHAKE – Ground Response Analysis Program. EduPro Civil System, Inc., Redmond, Washington.
Itasca Consulting Group, Inc. (2002). FLAC – Fast Lagrangian Analysis of Continua, Version 4.0 User's Manual. Minneapolis, Minnesota.
Matasovic N. (1995). D-MOD_2. A computer program for seismic response analyses of horizontally layered soil deposits, earthfills dams and soil waste landfills. GeoSyntec Consultants. Huntington Beach, California.
Vucetic, M. & Dobry, R. (1991). Effect of Soil Plasticity on Cyclic Response. Journal of the Geotechnical Engin. Div., ASCE, 117, 1, pp. 89-107.