PROGETTAZIONE & PROBLEMATICHE

Cari BGeologi,
questa settimana vorrei soffermarmi sulle problematiche generali da prendere in considerazione nello studio del sito di progetto in cui l’opera e/o l’intervento andrà a inserirsi.
La realizzazione di un’opera e/o di un intervento implica l’interazione reciproca tra il sito di progetto e l’opera/intervento: l’interazione interessa diversi assetti pertanto le problematiche da prendere in considerazione sono diverse. In generale, indipendentemente dall’assetto considerato, l’analisi di una problematica è composta da due fasi distinte: una prima fase, che consiste nell’analizzare lo stato attuale del sito, da cui deve scaturire quello che è l’assetto del sito di progetto al momento dello studio. Quest’assetto rappresenta le condizioni del sito di progetto pre-opera/intervento.
Una seconda fase che consiste nel: valutare le interazioni tra l’opera/intervento e il sito di progetto; ipotizzare gli scenari evolutivi, da cui scaturisce l’assetto del sito di progetto sin–opera che rappresenta l’interazione tra il sito e l’opera/intervento durante la fase di realizzazione dell’opera/intervento; infine, l’assetto post–opera che rappresenta l’interazione tra il sito e l’opera/intervento in seguito alla sua realizzazione, interazione che deve essere valutata in un arco temporale minimo pari alla vita nominale dell’opera e/o dell’intervento.

Le problematiche dovute all’interazione tra il sito di progetto e un’opera e/o un intervento sono di natura diversa e sono:

    PROBLEMATICHE DI NATURA GEOLOGICA
Queste sono legate all’assetto geologico del sito di progetto e alla natura delle unità presenti. Le interazioni saranno diverse a seconda che le unità presenti siano delle terre, delle weak rock o degli ammassi rocciosi. La natura condiziona, infatti, il comportamento meccanico delle singole unità presenti che, in caso di terre, dipende dalla granulometria, dal grado di coesione delle particelle e dalle modalità con cui queste interagiscono con l’acqua; mentre, nel caso di ammassi rocciosi il comportamento è legato alla litologia e allo stato di alterazione e/o fratturazione. Le weak rock presentano caratteri e comportamenti meccanici intermedi tra le terre e gli ammassi rocciosi.
Le interazioni saranno diverse a seconda delle condizioni stratigrafiche presenti nel sito. Le condizioni stratigrafiche definiscono la geometria, ovvero la potenza delle singole unità presenti e i loro rapporti stratigrafici: la natura delle unità ne definisce il comportamento meccanico, mentre la stratigrafia consente di valutare il comportamento globale del terreno che interagisce con l’opera e/o con l’intervento.
Le interazioni saranno diverse se, a parità di natura e stratigrafia, saranno presenti delle deformazioni fragili e/o duttili che condizioneranno il comportamento globale del terreno. La presenza di deformazioni duttili per esempio può rappresentare una potenziale fonte di sforzi residui, mentre la presenza di deformazioni fragili può generare disomogeneità importanti e queste possono costituire delle vie preferenziali per la circolazione idrica e così via.

In generale le problematiche di natura geologica sono legate a interazioni che possono comportare una modifica nello stato fisico delle unità presenti, come per esempio un addensamento o una variazione nel contenuto d’acqua e così via; e una modifica nello stato tensionale esistente, come per esempio incrementi tensionali dovuti all’applicazione di carichi, ridistribuzioni delle tensioni e decrementi dovuti all’asportazione di materiale e così via.

    PROBLEMATICHE DI NATURA GEOMORFOLOGICA
Queste sono legate alle interazioni tra il naturale assetto geomorfologico del sito di progetto e l’opera e/o l’intervento. Valutare le problematiche di natura geomorfologica non è semplice perché ogni sito ha le sue caratteristiche topografiche e litologiche, perché i processi presenti sono vari, complessi e agiscono a scale spaziali e temporali diverse che, spesso e volentieri, a seconda della scala temporale considerata non sono apprezzabili.
In generale, i processi geomorfici presenti in un sito di progetto sono riconducibili all’unità fisiografica in cui esso ricade e le problematiche da analizzare sono riconducibili a interazioni che possono causare una qualche modifica nello stato di equilibrio presente. Infatti, la realizzazione di un’opera e/o di un intervento può comportare la modifica di una forma e/o di un processo in atto e innescare così una serie di meccanismi che possono poi portare a modificare lo stato di equilibrio del sistema. Queste si possono così riassumere:

variazioni nell’assetto topografico. La modifica di forme presenti e/o la creazione di nuove forme, può in risposta alla nuova configurazione topografica, portare all’innesco di processi e meccanismi: per esempio la creazione di uno sbancamento genera una nuova scarpata che sarà esposta agli agenti atmosferici e andrà a causare l’innesco di processi, come ad esempio l’erosione sulla parete che, a seconda del materiale, sarà più o meno spinta e così via, e a sua volta genererà degli accumuli di materiale al piede ecc;
variazioni nei processi geomorfici presenti dovute a modifiche che in qualche modo possono accentuare o mitigare l’azione dei processi presenti. È il caso per esempio dell’incremento del tasso di erosione dovuto all’estirpazione di piante, a incendi o viceversa il decremento dovuto a interventi di riforestazione in aree esposte e così via;
variazioni nella circolazione idrica superficiale dovute a modifiche al reticolo idrografico e/o a regime naturale. In questi casi la valutazione è complicata e delicata perché, spesso e volentieri, gli effetti di una modifica in una specifica parte del reticolo idrografico si possono verificare in un secondo momento e su diverse aree del reticolo andando a influenzare l’assetto globale. È il caso per esempio della creazione di una diga foranea alla foce: nel tempo questa può andare a modificare il livello di base del corso d’acqua perché, di fatto, impedisce il trasporto del materiale in carico verso la piattaforma che viene invece depositato in aree adiacenti la foce. La variazione nel tasso di sedimentazione causa una variazione del livello di base che, a sua volta, comporta l’innesco di una serie di meccanismi che si ripercuotono su tutto il corso d’acqua e portano alla “migrazione” verso monte delle zone fluviali;
variazioni nelle aree soggette a rischio frana.  La realizzazione di un’opera/intervento può andare ad aumentare e/o mitigare il rischio da frana che sussiste in un’area; indipendentemente dal fatto che il sito ricade o meno in un’area già perimetrata e vincolata, la valutazione della variazione del rischio va fatta poiché questa potrebbe avere delle ripercussioni sia dirette nei confronti dell’opera/intervento sia indirette andando per esempio ad aumentare o diminuire il grado di pericolosità e/o l’estensione dell’area a rischio.
   PROBLEMATICHE DI NATURA IDROGEOLOGICA
Queste sono legate alle interazioni tra il naturale assetto idrogeologico del sito di progetto e l’opera e/o l’intervento. Valutare le problematiche di natura idrogeologica non è semplice dato che queste sono legate alle caratteristiche geologiche e geomorfologiche del bacino idrogeologico, del bacino idrologico e ai loro rapporti reciproci.  Anche in questo caso i processi presenti sono vari, complessi e agiscono su scale spaziali e temporali diverse che, spesso e volentieri, a seconda della scala temporale considerata non sono apprezzabili.
In generale le problematiche da analizzare sono riconducibili a interazioni che possono causare una qualche modifica nello stato di equilibrio presente e/o nella permeabilità e nel contenuto d’acqua delle unità presenti. Queste si possono così riassumere:

variazioni nella circolazione idrica sotterranea dovute alla realizzazione di un’opera/intervento come per esempio la creazione di una galleria, di trincee drenanti, di scavi ecc;
variazioni del livello della falda. Si tratta di variazioni che interessano il sistema di ricarica di un acquifero, e più in generale, di un bacino idrogeologico; queste possono essere dovute a cause naturali come la stagionalità, ma anche cause artificiali come per esempio a infiltrazioni, scarichi e pompaggi incontrollati e così via;
variazioni nelle pressioni neutre dovute a cause naturali e/o antropiche (vibrazioni, terremoti, applicazione di carichi ecc.). Tali variazioni si possono manifestare in tempi molto rapidi come nel caso di un terremoto o in tempi molto lenti;
variazioni nelle aree soggette a rischio esondazione.  La realizzazione di un’opera e/o di un intervento può andare ad aumentare e/o mitigare il rischio idraulico che sussiste in un’area; indipendentemente dal fatto che il sito ricade o meno in un’area già perimetrata e vincolata, la valutazione della variazione del rischio va fatta poiché questa potrebbe avere sia delle ripercussioni dirette nei confronti dell’opera/intervento sia indirette andando per esempio ad aumentare o diminuire il grado di pericolosità e/o l’estensione dell’area a rischio;
vulnerabilità all’inquinamento delle acque sotterranee.

    PROBLEMATICHE DI NATURA SISMICA
Queste sono legate al comportamento del naturale assetto geologico, geomorfologico e idrogeologico del sito di progetto in risposta a un evento sismico: le problematiche da valutare sono quindi legate da una parte alla probabilità o meno che si verifichi un evento sismico, dall’altra parte da come l’opera/intervento interagisce con le modificazioni che il sisma induce all’assetto geologico, geomorfologico e idrogeologico del sito di progetto. Valutare le problematiche di natura sismica non è semplice perché queste sono legate a un fenomeno disastroso per natura e difficile da prevedere, i cui effetti possono essere estremamente variabili per natura ed entità e dipendono dai caratteri del moto sismico (ampiezza, frequenza e durata), dalla distanza del sito di progetto dall’ipocentro e dalla natura del sottosuolo.
L’evento sismico induce delle modifiche all’assetto geologico, geomorfologico e idrogeologico del sito di progetto e le problematiche sono quindi legate a come l’opera/intervento interagisce con le modifiche sismo-indotte che si possono così riassumere:

modifiche rapide al grado di addensamento del terreno e il conseguente innesco di fenomeni quali compattazione, cedimenti differenziali e subsidenza;
modifiche rapide nel regime delle pressioni presenti nel terreno e il conseguente innesco di fenomeni quali liquefazioni, fluidificazioni e instabilità;
fenomeni di instabilità dei pendii e conseguente verificarsi di fenomeni franosi quali crolli, scorrimenti e così via;
fenomeni di amplificazione del moto sismico dovute alla stratigrafia e alla topografia;
fenomeni di riattivazione tettonica quali scorrimenti lungo piani di faglia esistenti.

    PROBLEMATICHE DI NATURA GEOTECNICA
Le verifiche geotecniche consentono la valutazione quantitativa/numerica dell’interazione tra il sito di progetto e l’opera/intervento; esse si basano su un modello matematico (sia dell’opera/intervento sia del sito) e, in generale, le problematiche geotecniche sono riconducibili alla modellazione geotecnica del sito e all’esecuzione delle verifiche. In particolare sono legate alla definizione e alla caratterizzazione delle unità litotecniche presenti entro il volume significativo, alla disponibilità, qualità e quantità dei dati, all’elaborazione dei risultati delle prove e alla definizione dei parametri nominali, caratteristici e di progetto, alla costruzione del modello geotecnico, alle diverse metodologie di calcolo utilizzate e così via.
Tra le problematiche geotecniche inoltre rientrano tutte quelle problematiche proprie di un’opera/intervento come per esempio la permeabilità delle pareti di un invaso, il sifonamento nelle dighe in terra, la fluidificazione del fronte di uno scorrimento, le percolazioni nelle discariche ecc.

Nella valutazione delle problematiche è fondamentale avere sempre chiari i tempi d’interazione perché queste saranno diverse a seconda dell’arco temporale considerato: queste andrebbero analizzate in riferimento a quella che è la vita nominale dell’opera e/o dell’ intervento considerata. Se per esempio l’opera in progetto è provvisoria con una vita nominale inferiore ai due anni allora tutte le interazioni/problematiche che si verificano in un arco temporale superiori ai due anni diventano irrilevanti perché nel tempo considerato i loro effetti non sono apprezzabili.

Patrizia, Geologo