Metodi empirici per la valutazione della stabilità dei pendii in roccia

1-Principali caratteristiche delle discontinuit  naturali negli ammassi rocciosi  3 falesie o fronti di scavo ed il loro successivo movimento lungo il versante fino allarresto. Il crollo pu  avvenire anche per mobilizzazione di blocchi contenuti in terreni disciolti. Sono fenomeni molto comuni nelle zone alpine che causano frequentemente, spesso senza segni premonitori, interruzioni e danni alle strade e alle ferrovie che attraversano pendii esposti. I danni alle costruzioni sono molto meno frequenti, ma hanno conseguenze drammatiche e spesso tragiche. L individuazione e lo studio delle aree soggette a crollo Ł dunque estremamente importante, qualunque sia il volume di roccia coinvolto, tenendo presente che le traiettorie di caduta intersecano spesso gli insediamenti e le infrastrutture umane e che anche piccoli blocchi possono causare danni notevoli stante la forza di impatto che acquistano durante la caduta. Le condizioni strutturali dell ammasso roccioso (persistenza, spaziatura, famiglie di discontinuit ) influenzano notevolmente il distacco dei blocchi da un versante, cos  anche la giacitura delle discontinuit  rispetto al versante, le caratteristiche meccaniche delle stesse (resistenza al taglio delle discontinuit , resistenza a trazioni di eventuali ponti in roccia), ed eventuali sollecitazioni esterne (presenza di acqua in pressione nelle discontinuit , sismi, ecc.). Una volta avvenuto il distacco, la traiettoria seguita da un blocco Ł la combinazione di quattro processi principali: scivolamento e/o ribaltamento, caduta libera, rimbalzo e rotolamento. Un attenta descrizione della struttura di una massa rocciosa e la natura delle sue discontinuit  sono di fondamentale importanza per valutare la probabilit  di accadimento di un crollo in roccia e per stabilire il meccanismo di rottura che si pu  verificare.     1.2 Caratterizzazione delle pareti rocciose  La maggior parte degli ammassi rocciosi, in particolare quelli affioranti in versanti a forte inclinazione, Ł discontinua, quindi risulta essenziale che la natura delle sue discontinuit  (Figura 1.1) sia attentamente descritta.  
1-Principali caratteristiche delle discontinuit  naturali negli ammassi rocciosi  4 Figura 1.1  Matrice rocciosa e discontinuit .  Il termine discontinuit  viene usato generalmente per qualsiasi interruzione di continuit  in una massa rocciosa, per la maggior parte delle fessure, in particolare piani di stratificazione, piani di scistosit , zone di indebolimento e faglie. I piani di discontinuit  rappresentano, infatti, piani di debolezza dotati di resistenza a trazione scarsa o quasi nulla e resistenza al taglio molto inferiore a quella della roccia intatta; oltre a determinare la qualit  della massa rocciosa, sono tra i fattori piø importanti che governano la geometria ed i movimenti dei solidi che si possono distaccare, in relazione allo loro orientazione con il pendio. Per descrivere le discontinuit  sono necessari alcuni parametri: orientazione, spaziatura, continuit  o persistenza, scabrezza, resistenza delle pareti, apertura, riempimento, filtrazione, numero di sistemi di discontinuit , dimensione dei blocchi.   L orientazione (giacitura) descrive la posizione delle discontinuit  nello spazio all interno dell ammasso roccioso ed Ł descritta dalla direzione di immersione (azimut o dip direction) e dall inclinazione  (dip) della linea di massima pendenza del piano della discontinuit . L immersione rappresenta l angolo misurato sul piano orizzontale che la proiezione della retta di massima pendenza della discontinuit  forma con il Nord geografico. L inclinazione, invece, rappresenta langolo misurato 
1-Principali caratteristiche delle discontinuit  naturali negli ammassi rocciosi  5 sul piano verticale che la retta di massima pendenza della discontinuit  forma con il piano orizzontale (Figura 1.2).  Figura 1.2  Posizione nello spazio di una discontinuit .  La spaziatura indica la distanza tra discontinuit  adiacenti, misurata in direzione ortogonale alle discontinuit  stesse. Spesso per  ci si riferisce alla spaziatura media o modale di un sistema di fessure; in questo caso essa rappresenta la distanza tra due discontinuit  vicine appartenenti alla stessa famiglia.  La continuit  o persistenza misura la lunghezza della traccia della discontinuit  osservata in un affioramento. Si pu  dare una misura grossolana dell estensione areale o della profondit  di penetrazione di una discontinuit . Il fatto che il piano di discontinuit  termini in roccia massiccia o contro altre discontinuit , riduce la persistenza.  La scabrezza rappresenta la rugosit  delle superfici affacciate di una discontinuit  e l ondulazione relativa al piano medio della discontinuit . Sia la rugosit  che il suo andamento morfologico contribuiscono a determinare la resistenza di taglio. Un andamento morfologico su larga scala pu  anche cambiare localmente l inclinazione.  La resistenza delle pareti equivale alla resistenza a compressione dei lembi affacciati di una discontinuit . Pu  essere minore della resistenza della roccia intatta per l esposizione agli agenti atmosferici o per lalterazione delle pareti. 
1-Principali caratteristiche delle discontinuit  naturali negli ammassi rocciosi  6 Costituisce una componente rilevante della resistenza di taglio se le pareti sono a contatto.  L apertura misura la distanza tra i lembi affacciati di una discontinuit  in cui lo spazio interposto Ł riempito da aria o acqua.  Il riempimento individua il materiale che separa le pareti adiacenti di una discontinuit  e che Ł di solito meno resistente della roccia primitiva. Tipici materiali di riempimento sono sabbia, limo, argilla, breccia piø o meno fine, milonite. Include anche sottili strati di minerali e discontinuit  saldate, per esempio vene di quarzo e calcite.  La filtrazione corrisponde ad un flusso dacqua e ad un abbondante umidit , visibile nelle singole discontinuit  o nella massa rocciosa nel suo insieme.  Il numero di sistemi di discontinuit  definisce linsieme delle famiglie presenti: tra le discontinuit  ci possono essere uno o piø gruppi di piani con giacitura simile che vengono rappresentati con un solo piano significativo definito dalla famiglia a cui appartengono  La dimensione dei blocchi rocciosi risulta dalla reciproca orientazione dei sistemi di fratture che si intersecano e dalla spaziatura dei singoli sistemi. Discontinuit  singolari possono ulteriormente influenzare il volume roccioso unitario e la sua forma.    1.3  Orientazione e posizione delle discontinuit  1.3.1  Rappresentazione delle discontinuit   Le discontinuit , individuate tramite l immersione e l inclinazione, sono facilmente rilevabili in sito mediante la misura diretta di tali angoli (definiti in precedenza). I dati ottenuti durante il rilievo possono poi essere rappresentati con metodi diversi.  
1-Principali caratteristiche delle discontinuit  naturali negli ammassi rocciosi  7 Il metodo piø semplice consiste nel disegnare il simbolo di inclinazione e direzione nella corretta posizione sulla carta geologica dellarea considerata. Lo spazio ridotto della carta geologica costituisce per  un limite al numero di piani che possono essere rappresentati in questo modo che tuttavia Ł utile per dare un impressione generale dell orientazione delle principali direzioni di discontinuit . Si pu  ottenere un grado di dettaglio maggiore utilizzando simboli differenti per rappresentare diversi tipi di discontinuit . Gli affioramenti di grandi discontinuit  devono essere disegnati direttamente sulla carta geologica. Un secondo metodo di rappresentazione dei dati prevede l utilizzo di appropriate tecniche grafiche utili per la visualizzazione delle varie caratteristiche qualitative delle discontinuit . ¨ possibile realizzare disegni in prospettiva che aiutano a dare un idea di massima sulla relazione tra struttura ingegneristica e struttura della massa rocciosa e in forma piø dettagliata si pu  utilizzare un diagramma a blocchi, visualizzando eventualmente angoli scavati che danno indicazioni sulla struttura della roccia (Figura 1.3).   Figura 1.3  Viste prospettiche e diagrammi a blocchi: indicazione della presenza di discontinuit  e loro interazione con le strutture di ingegneria.  Un metodo utilizzato per disegnare e rappresentare un gran numero di misure di giacitura in un modo piø quantitativo di quelli sopra descritti Ł costituito dai diagrammi a stella. In questo caso le misurazioni sono presentate su un riferimento circolare (goniometrico) semplificato, segnato da 0  a 360 , con linee radiali ad intervalli di 10 . Le osservazioni sono rappresentate nell intervallo di 10  a cui appartengono e Il loro numero Ł rappresentato nella direzione radiale con cerchi concentrici numerati ciascuno relativo a 5, 10 e 15 osservazioni (Figura 1.4).  Il metodo senza dubbio piø usato e che consente una piø rapida visualizzazione dei risultati Ł la proiezione sferica (Figura 1.5). 
1-Principali caratteristiche delle discontinuit  naturali negli ammassi rocciosi  8 Figura 1.4   Metodo di rappresentazione dei dati di giacitura delle discontinuit  con un diagramma a stella .  Figura 1.5  Proiezione sferica.  Un piano di discontinuit  pu  essere rappresentato univocamente con un cerchio meridiano o un polo su un emisfero di riferimento quando il centro della sfera giace sul piano di discontinuit . Tramite gli angoli  e  misurati in sito Ł possibile rappresentare graficamente la discontinuit  proiettando sul piano orizzontale la sua intersezione con l emisfero di riferimento avente il centro giacente sulla discontinuit  (meridiano). Le proiezioni di meridiani e paralleli su piani orizzontali e verticali creano dei reticoli stereografici polari ed equatoriali (Figura 1.6). In alcuni casi Ł utile rappresentare la discontinuit  anche mediante la proiezione sul piano orizzontale del punto di intersezione tra la normale al piano contenente la discontinuit  passante per il centro della sfera e lemisfero di riferimento (polo). Gli angoli di immersione e di inclinazione dei poli si ricavano tramite le seguenti espressioni: n = d – 180                     n= 90  - d dove d e d rappresentano immersione ed inclinazione del piano di discontinuit . 
1-Principali caratteristiche delle discontinuit  naturali negli ammassi rocciosi  9 Figura 1.6  Reticolo stereografico a) equatoriale, b) polare.  Il procedimento di rappresentazione segue quindi le seguenti fasi (Figura 1.7):  1. Ricerca del cerchio meridiano di intersezione tra il piano di discontinuit  e la sfera di riferimento, avente centro nel piano considerato (per convenzione si fa riferimento all emisfero inferiore). 2. Ricerca del polo del piano, definito come punto di intersezione tra la sfera e la normale al piano per il suo centro. Questa rappresentazione deve essere considerata alternativa a quella precedente. 3. Proiezione sul piano di riferimento (equatoriale o polare) del cerchio meridiano e del polo. Figura 1.7  Rappresentazione di un piano di discontinuit  K.