Modellazione dell'abbassamento della falda in un pendio instabile in argilla a struttura complessa

 iii
dettagliato pu� riguardare il campo degli spostamenti del 
pendio e le portate emunte dal sistema drenante nel tempo. 
 L�installazione di strumentazione di monitoraggio in 
sito, piezometri, pluviografi, inclinometri, etc., permette 
di acquisire una serie di dati che, interpretati a s� stanti 
ed in un contesto generale, possono essere indicativi 
dello stato di funzionamento dell�intervento e della sua 
efficacia. 
Nella presente tesi � stato preso in esame l�intervento di 
stabilizzazione di un pendio sede di alcuni fenomeni franosi, 
sito in prossimit� dello svincolo di Contursi dell�Autostrada SA 
� RC, realizzato mediante abbassamento della falda presente 
nei terreni di frana attraverso un sistema misto di drenaggio 
costituito da pozzi con aste drenanti e trincee profonde. 
Sin dalla fase di progettazione l'area � stata tenuta sotto 
monitoraggio: in maniera pi� o meno continuativa � stato 
rilevato il regime della falda attraverso una rete di piezometri 
diffusi nell�area. L�interpretazione delle misure acquisite � stata 
condotta utilizzando le informazioni ottenute da campagne 
sperimentali in sito (misure di permeabilit�, misure di portata 
drenata, analisi del chimismo dell�acqua drenata) ed in 
laboratorio (determinazione delle caratteristiche fisico � 
meccaniche del terreni).  
Il regime pluviometrico � stato tenuto sotto controllo dal 1996 
con un pluviografo registratore installato appositamente sul 
 iv
pendio in esame. Si � giunti ad individuare diversi 
comportamenti della falda, che sono stati associati a diverse 
condizioni di funzionamento dell�intervento. 
Nel presente lavoro di tesi si � affrontata l'analisi del 
comportamento del sistema drenante realizzato e la 
modellazione del suo comportamento. 
Dopo un esame della letteratura mirato ad approfondire la 
modellazione e le tecniche progettuali per gli interventi di 
drenaggio ,successivamente vengono descritti l'intervento 
realizzato e le caratterizzazioni geologiche e geotecniche 
eseguite sulla base sia dei dati disponibili sia in fase di 
progettazione che di quelli che man mano si sono resi 
disponibili nel tempo fino ad oggi.Dopo la descrizione nel caso 
in esame viene sviluppato il modello numerico.Tale studio � 
stato suddiviso in due parti: 
• la prima  che riguarda l�analisi del caso stazionario sia in 
presenza che in assenza di interventi . 
• la seconda che riguarda l�analisi del transitorio ed il relativo 
fenomeno di consolidazione. 
 
Infine � stata fatta un�analisi di stabilit�  che evidenzia 
l�aumento del coefficiente di sicurezza dovuto all�abbassamento 
della falda.  
 v
2.Stabilità dei pendii, frane ed influenza delle falde 
 
  2.1 Generalit� 
 I pendii naturali sono il risultato della modellazione degli 
agenti naturali (sollecitazioni tettoniche, erosione ed accumulo, 
terremoti) e/o di azioni antropiche sull�ambiente terrestre. 
Natura, struttura e propriet� dei terreni, stati tensionali, regime 
delle acque sotterranee, sono tutte caratteristiche dipendenti 
dalle modalit� di formazione del pendio, ne influenzano 
fortemente il comportamento meccanico ed idraulico e ne 
condizionano la stabilit�.  
Il ruolo delle acque sotterranee sulla stabilit� dei pendii � 
estremamente importante e generalmente sfavorevole. Il noto 
principio delle tensioni efficaci (Terzaghi 1925) stabilisce una 
relazione tra tensioni efficaci e pressioni neutre e quindi 
un�influenza di queste ultime su rigidezza e resistenza al taglio 
dei terreni.  
I pendii naturali  sono spesso sede di falda in movimento. 
Generalmente il moto di filtrazione si sviluppa in condizioni di 
moto vario. Il regime di flusso � controllato dalle condizioni al 
contorno e dalle caratteristiche del terreno (rigidezza e 
permeabilit�). Le condizioni al contorno sono determinate da 
fattori ambientali che per loro natura sono soggetti ad 
oscillazioni stagionali (precipitazioni meteoriche, temperatura, 
erosione, etc.) e dall�azione dell�uomo (risagomatura del 
 vi
pendio con scavi  e riporti, applicazione di sovraccarichi con la 
costruzione di manufatti, etc.). Il regime delle pressioni neutre 
nel sottosuolo risulta quindi in continua evoluzione. 
 3
Capitolo 1 
BIBLIOGRAFIA 
     1.1Trincee drenanti  
Il primo studio in forma sistematica sul dimensionamento 
delle trincee drenanti � stato condotto da Hutchinson 
(1977). La trattazione dell�Autore presuppone che le 
trincee siano disposte secondo la linea di massima 
pendenza del pendio, abbiano una sezione rettangolare e 
siano parallele in modo da poter considerare un flusso 
bidimensionale e quindi considerare un problema piano 
come si vede dallo schema adottato dall'Autore (v.fig.1.2). 
Lo strato di terreno, sede del processo di drenaggio, si 
considera omogeneo, isotropo e limitato inferiormente da 
una formazione impermeabile posta ad una profondit� h = 
n∗ ho (ove ho � l�altezza della trincea) . Il piano campagna 
� supposto orizzontale, e su di esso � presente una  lama 
d�acqua uniforme. La distribuzione di pressioni neutre 
 4
iniziale � supposta idrostatica (u
0
/g
w 
= z
w
) .Il metodo di 
progetto allora si ricava direttamente dagli abachi che ci 
vengono forniti dall'Autore (H/Ho-s/Ho)  (vedi fig.1.1 )in 
cui nota la profondit� iniziale della falda (Ho) e la quota a 
cui la si vuole abbassare (H)  si ricava l'ordinata del 
diagramma (H/Ho) e usando le curve forniteci dall'Autore 
ricaviamo l'ascissa s/Ho da cui nota Ho ricaviamo 
l'interasse s delle trincee drenanti.  
 5
 figura 1.1- modello di  abaco di progetto 
(Hutchinson,1977) 
 6
 
 
figura 1.2- modello di trincea drenante (Hutchinson,1977) 
 
Desideri et al.(1997) si riferiscono allo stesso schema 
utilizzato da Hutchinson (vedi figura 1.3) e notano che in 
regime idraulico caratterizzato da un moto di filtrazione 
diretto da monte verso valle  ( quale si determina in presenza 
di inclinazione dei piani di riferimento), pur variando le 
pressioni neutre (u
0
/g
w
= z
w•
cosa
2
), le soluzioni in termini di 
efficienza idraulica non variano rispetto alle condizioni 
 7
idrostatiche. Inoltre essi considerano un apporto continuo con 
formazione di lama d'acqua in superficie come condizione al 
contorno in superficie perch� come dimostrano Burghignoli e 
Desideri 1986 e 1987 e Di Maio e Viggiani 1987  questa 
condizione � la pi� cautelativa.  
 
 
     figura 1.3- modello di  trincea drenante (Desideri et alii 
,1997) 
 
  Il problema che essi prendono in esame fa riferimento ad 
una situazione di moto stazionario. La soluzione dipende 
dai rapporti S/h
0
, b/h
0
 e h/h
0
 dove: 
 8
    S= interasse trincee 
ho= altezza trincee 
h= profondit� strato impermeabile 
b= spessore trincee 
 
Per il rapporto B/h
0
,si � assunto il valore pari a 0.16 infatti 
per le tecniche di scavo ,la larghezza della trincea  � 
abitualmente proporzionale alla profondit�. In ogni caso si 
� visto che la variazione di questo rapporto   non influisce 
significativamente sulla soluzione (Desideri, 1997). Per 
quanto riguarda il rapporto n = h/h
0
, gli Autori considerano 
quattro valori: 1-1.5-2.5- 4,0. Il primo valore corrisponde a 
trincee che interessano tutto lo strato di terreno in cui 
avviene il processo di drenaggio, mentre non sono stati 
considerati incrementi  n  sopra questo valore perch� 
sembrano avere scarso effetto sulla rete di flusso alla 
profondit� del dreno. 
Sebbene i risultati si riferiscano ad un terreno con 
permeabilit� isotropa e quindi con rapporto di permeabilit� 
 9
 
 
Rk =Kh / Kv   unitario le soluzioni possono essere 
utilizzate anche per il caso di terreno anisotropo operando 
una trasformazione di scala , a meno di un modesto errore 
indotto dalla larghezza B della trincea che non � 
influenzata dalla variazione di scala .Per condizioni di 
anisotropia della permeabilit� si deve pertanto far 
riferimento ad un 'interasse fittizio tra i dreni, S*, tale che  
si � valutata l'efficienza idraulica media  E su quattro piani 
orizzontali posti a diverse profondit� D dal piano 
campagna (D/Ho=0.5-1.0-1.5-2.0).L'integrazione 
necessaria alla valutazione di E � stata estesa a tutto 
l'interasse S ipotizzando nulle le pressioni neutre all'interno 
della trincea.Inoltre si � considerata l'evoluzione temporale 
del fenomeno considerando i risultati  in funzione di una 
grandezza adimensionale T. Gli abachi di progetto sono 
riportati di seguito :
5.0
00
*
k
R
H
S
H
S
⋅=
 10
 
 figura 1.4- modello di  abaco di progetto  (A.Desideri et 
alii, 1997) 
 
 
Dagli abachi � evidente come l�efficienza del 
sistema aumenta al diminuire dell�interasse S ed 
all�aumentare della profondit� della base impermeabile. 
Desideri et al.(1997) affermano, sulla base di verifiche 
sperimentali, che l�efficacia di una trincea drenante si 
 11
sviluppa pienamente soltanto dopo 3.5 volte l�interasse S 
dei rami della trincea dall�estremit� dei rami stessi. 
Pertanto consigliano di estendere l�intervento a tale 
distanza a monte del tratto da stabilizzare. 
Una valutazione dei tempi necessari perch� il 
sistema di drenaggio esplichi la sua funzione � presentato 
in funzione degli stessi parametri geometrici considerati in 
precedenza e dei fattori di tempo T50 e T90 necessari a 
raggiungere un'efficienza idraulica  rispettivamente pari al 
50% e al 90% di quella finale.Il metodo di progetto 
consiste pertanto usando gli abachi di figura 1.5 fissando 
infatti il valore di : 
n 
D/Ho 
E
finale 
Si ricava S/Ho ed essendo nota Ho si ricava S. 
Inoltre da tale metodo usando gli abachi di figura 1.5 e 
usando gli stessi valori dei rapporti dei parametri 
geometrici usati in precedenza si ricava il fattore di tempo 
 12
T50 (o T90) e nota l'espressione del fattore di tempo si 
ricava quanto tempo � necessario per raggiungere una 
efficienza pari al 50% (o 90%) di quella finale. 
figura 1.5- valori del fattore di tempo T50 e T90 in 
funzione dei parametri geometrici  (Desideri et alii,1997)