REGIONE PIEMONTEPROTEZIONE CIVILE
SITAF A32AUTOSTRADA TORINO BARDONECCHIA
LA FRANA DEL CASSASLA FRANA DEL CASSASDall’indagine geologica al piano di protezione civileDall’indagine geologica al piano di protezione civile
attraverso lo studio di rischioattraverso lo studio di rischio
Dr. Ing. C. Angelino - Polithema Studio AssociatoDr. F. Oboni – Oboni and ass. Torino, 16 dicembre 2004
Lo studio geologico propedeuticoLo studio geologico propedeutico
Il piano di monitoraggioIl piano di monitoraggio
La modellazione matematicaLa modellazione matematica
Lo studio di rischioLo studio di rischio
Lo studio delle aree di invasioneLo studio delle aree di invasione
Le soglie di allertaLe soglie di allerta
Gli interventi di mit igazioneGli interventi di mit igazione
LO STUDIO GEOLOGICO PROPEDEUTICO
1900 m s.l.m.
1000 m s.l.m.
Analisi storica degli eventi passati
IL PIANO DI MONITORAGGIO
*I3*I4
*T1
SISTEMA DI MONITORAGGIO
LA MODELLAZIONE MATEMATICA
Dalla geologia alla modellazione matematica
Non dimentichiamo l’approccio classico ingegneristico ..
Diagramma delle probabilità e delle forze trasmesse
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Distanza (m)
Pro
ba
bil
ità
p(i
,j)
0
50000
100000
150000
200000
250000
Pm
ed
io (
kN)
p(i,j)
P (kN)
Figura 3.2.1Frana del Cassas 1957 - Verifiche di stabil i tà e studio di rischio
• La parte alta del versante ha elevata probabilità di rottura per fenomeni di caduta massi.
• La parte bassa del versante agisce come “freno” parziale che permette lo sviluppo di una cinematica lenta di tipo “millepiedi”. Il piede perde temporaneamente stabilità ed avanza, la rottura si propaga verso monte, é assorbita prima o dopo in zone di strappo secondarie, la parte a monte si destabilizza e viene a riappoggiarsi su quelle inferiori e cosi di seguito … in cicli
• I l fenomeno è caratterizzato da grande estensione, forte incertezza geologica, elevata magnitudine potenziale e probabil i tà relat iva di accadimento piuttosto bassa
Profilo, caso 1d
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 200 400 600 800 1000 1200
Distanza (m)
Prob
abili
tà d
i tra
nsiz
ione
p
0
4000
8000
12000
16000
20000
P m
edia
(kN)
p(i,j) P (kN)
DEFINIZIONE DELLE PROBABILITA’
Elemento del sistema Probabil i tà di accadimento
FRANA ARiatt ivazione evento passato 10E-4Caduta massi 10E-2Evento franoso potenziale futuro 10E-5
Le probabil i tà che definiamo sono sempre relat ive !!
LO STUDIO DELLE AREE DI INVASIONE
Ipotesi per la valutazione delle aree di invasione
• Volumi da 100 ’000 m3 a12 Mm3 corrispondono a vari livelli di fenomeno potenziale
• Si é tenuto conto degli elementi marcanti della topografia e delle lunghezze di deposito secondo Davis
• Gli spessori medi di deposito sono stati ipotizzati in funzione dei dati (testimonianze) disponibili per l’evento del 1957
• Gli spessori ipotizzati sono differenti per i vari volumi franati
100’000
200’000
500’000
1M
2M
6M
12M
Volumi m3
Valutazioni più precise possibili, con modelli matematici molto complessi...
Visto il livello qualitativo dei limiti delle aree, si consiglia vivamente di utilizzare dei perimetri prudenti per i piani di protezione civile. Infatti sono possibili deviazioni orizzontali delle zone di invasione, anche importanti, a causa della topografia.
Le possibi l i conseguenze …..• Una strada internazionale viene interrotta ….
• Una società produttrice di energia subisce un fermo impianti ….
• Una ferrovia deve ricorrere a revisione completa dello stato di conservazione delle proprie gallerie riducendo i l traff ico e gl i introit i …
• La popolazione subisce disagi …
• Un fiume rischia, per l ’alveo temporaneamente ostruito, di mandare “a bagno” oltre 10.000 persone con effett i disastrosi dell ’onda di piena ….
• Le ipotesi economiche di spesa per i consolidamenti definit ivi non sono neppure immaginabil i …...
• Le dimensioni dei fenomeni sono enormi .....
• I l loro semplice studio costa mil iardi ….
• La tecnologia moderna non ne consente comunque la stabil izzazione ...
P10 Mm3
12800 iterazioni
Stato finale
LO STUDIO DI RISCHIO
BERSAGLI
• Autostrada
• Autogri l l ed aree di stazionamento
• Ferrovia
• Strada statale e viabil i tà minore
• Centri abitati
• Impianti di produzione di energia
IDENTIFICAZIONE DEI BERSAGLI
BERSAGLI POTENZIALI
AUTOSTRADA
AUTOGRILL
FERROVIA
VIABILITA’ SECONDARIA E MINORE
IMPIANTI IDROELETTRICI
INSEDIAMENTI
VALUTAZIONE DELLE CONSEGUENZE
La STIMA DELLE CONSEGUENZE viene accoppiata ad una VALUTAZIONE DEI DANNI ECONOMICI che ne conseguono.
Procedo alla valutazione di:
• danni fisici strutturali all’autostrada ed alla restante viabilità• danni fisici alla ferrovia• danni fisici alle abitazioni dei vari nuclei urbani• danni fisici alle infastrutture di trasporto e produzione dell’energia elettrica• danni economici per mancati introiti dell’autostrada• danni economici per mancati introiti della ferrovia• danni economici per mancati introiti delle attività produttive coinvolte• contenziosi e risarcimenti• ……..
E LE VITE UMANE …… ?????
VALUTAZIONE DELLE CONSEGUENZE
Posso procedere ad una schematizzazione basata sull’esperienza del risk manager, sull’esperienza dell’azienda che conduce lo studio di rischio e sulle due integrate.
Ad esempio posso classificare le conseguenze prodotte in funzione dei danni economici secondo una tabella del tipo:
Trascurabile < 15 miliardi
Significativa tra 15 e 50 miliardi
Critica tra 50 e 100 miliardi
Catastrofica > 100 miliardi
• Si ut i l izza la forma grafica per facil ità di comprensione e di sintesi dei r isultat i
• I l graf ico Px - C consente di raccogliere in un unico diagramma i r isultat i dell ’ intero studio
• I l graf ico magnitudine - probabil i tà consente di visualizzare l ’ importanza dei fenomeni anche in termini “f isici”
• Le t ipologie di rappresentazione individuate consentono di visualizzare con immediatezza i fattori principali del lo studio:
probabil i tà di accadimento costi delle conseguenze
VALUTAZIONE DEI RISCHI
R = f (px, cx)
10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6PROBABILITA’ P
MAGNITUDINE [m3]
10.000
1.000.000
10.000.000
100.000
Frana B - Evento composto
Fra
na A
- E
vent
o po
tenz
iale
fut
uro
Frana A - Riatt ivazione
Frana B - Evento estesoFrana B - Porzione al piede
GRAFICO MAGNITUDINE - PROBABILITA’
10 20 60
PROBABILITA’ P
30 40 50
TRASCURABILE SIGNIFICATIVO CRITICO CATASTROFICO
10-1
10-2
10-3
10-4
10-5
10-6
CONSEGUENZE CMiliardi di l ire
70 80 90 100 110 120
Frana B - Porzione al piede
Frana A - Evento potenziale futuro Frana B - Evento composto
Frana B - Evento estesoFrana A - Riatt ivazione
GRAFICO PROBABILITA’ - COSTI DELLE CONSEGUENZE
FIGURA 1Diagramma magnitudine vs probabil ità con la comparazione
ai dati di bibl iografia di Hungr
10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6PROBABILITA’ P
MAGNITUDINE [m3]
10.000
1.000.000
10.000.000
100.000
Serre la Voute - Domino completo
Cas
sas
- S
pero
ne o
vest
Cassas 1957
Serre la Voute Parte alta
Serre la Voute - Domino parte bassa
Serre la Voute A valle di Eclause
FASCIA COMPARATIVA
DI HUNGR
LE SOGLIE DI ALLERTA
0
2
4
6
8
10
12
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
P(i,j)
Inn
alza
me
nto
de
lla f
ald
a ri
sp
ett
o a
l Cas
o 1
600m
800m(I2)
Comportamento della
probabilità di transizione
in funzione del livello
freatico
(m)
Definizione dei l ivell i crit ici di innalzamento della falda
Questi risultati sono stati pienamente confermati dai dati piezometricied inclinometricirilevati durante l’alluvione 2000: conun innalzamento piezometrico di circa 8 m è aumentata la velocità degli inclinometri !!
0
50
100
150
200
250
300
350
01-gen-98avriljuilletocto
01-gen-99avriljuilletocto
01-gen-00avriljuilletocto
01-gen-01avriljuilletocto
01-gen-02avriljuillet
Pio
gg
ia m
en
sile
cu
mu
lata
(m
m)
0
200
400
600
800
1000
1200
Pio
gg
ia a
nn
ual
e c
um
ula
ta (
mm
)
Soglia critica annuale di pioggia cumulata
Soglia di al lerta pluviometrica
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
01-giu-99 09-set-99 18-dic-99 27-mar-00 05-lug-00 13-ott-00 21-gen-01 01-mag-01 09-ago-01
Plu
vio
me
tria
-me
dia
mo
bile
(m
m)
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
velo
cità
me
dia
(cm
/an
no
)
240j300j360jdépl. I3 (cm/an)dépl. I4 (cm/an)Pz3Pz4
Analisi combinata pluviometria – spostamenti inclinometrici
Questi risultati trovano conferma sperimentale nelle misurazioni degli inclinometri
Coefficiente di correlazione in funzione della media mobile
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
90j 120j 180j 240j 300j 360j
Periodo di riferimento in giorni
Co
eff
icie
nte
di c
orr
ela
zio
ne
R2
Velocità I3= 4.3324 x Media mobile pioggia a 300 giorni -1.4808
Analisi pluviometrica
CASSAS EST
Utenti4.34Ferroviadistruzione (1.8 km) > 10 M m3
Personale per area: 5 – 8Utenti per area: 30
4.34Aree serviziodistruzione
Utenti31.51Sede autostradaledistruzione900 m rilevato700 m viadotto
Residenti: 4Fluttuanti: 5
2.89Abitazioni Salbertranddistruzione > 5 M m3
Fenomeno franoso disastroso
con coinvolgimento dell’intero versante
3° LIVELLO< 2 M m3
Personale per area: 5 – 8Utenti per area: 30
1.55Area di servizio LATO NORDdanni gravi
Personale per area: 5 – 8Utenti per area: 30
2.17Area di servizio LATO SUDdistruzione
Utenti2.22Sede autostradaledanni strutturali (600 m)
Fenomeno franoso di notevoli dimensioni
2° LIVELLO< 2 M m3
Personale per area: 5 – 8Utenti per area: 30
0.62Area di servizio LATO SUD
Utenti0.77Sede autostradale(300 m)Attivazioni franose
di estensione limitatanel versante
1° LIVELLO< 0.5 Mm3
RISCHIO UMANOCOSTI mln €
BERSAGLIFENOMENO
Classificazione dei fenomeni
Soglie di allerta
In una frana ove non ci sono conseguenzepotenziali su case, vite umane ecc Oboni(1988) ha ottenuto delle soglie di velocità dideformazione combinando:
a) I valori dati da Azimi & al. Per la frequenzadelle misure di deformazione in funzionedella deformazione stessa
b) Gli "stati d'allerta" definiti a Nhiem & al infunzione della velocità di deformazione
velocità Velocità Misure Statuscm/giorno m/anno per mese
0,01 0,05 0,3 normale0,03 0,1 0,3 pre-attenzione0,05 0,2 1 attenzione0,11 0,4 3 preallarme0,14 0,5 30 preallarme0,27 1 30 allarme0,82 3 30 allarme1,37 5 30 crisi1,92 7 30 crisi2,74 10 30 pre-catastrofico
Definizione dell ’allerta
GLI INTERVENTI DI MITIGAZIONE
Soluzioni mitigative
*I3*I4
*T1
La galleria drenante
Galleria drenante – sezione trasversale
Galleria drenante – sezione longitudinale
Piano di allerta ed evecuazione per la frana del Cassas - Flow chart operativo
A t t i v a z i o n e d e i p i a n i d i c r i s i
P u b b l i c o
I n f o r m a z i o n i E s t e r n e
S i t o W e b e d a l t r e A u t o r i t à
I n f o r m a z i o n i I n t e r n e
R e s p o n s a b i l e d i T r o n c o A 3 2 o s u o s o s t i t u t o r e p e r i b i l e C e n t r o d i C o o r d i n a m e n t o O p e r a t i v o ( C C O )
D i r e z i o n e T e c n i c aV i g i l i d e l F u o c o
I n f o r m a z i o n e a l l e f a m i g l i e d i p e r s o n e c o i n v o l t e( V i t t i m e s o l a m e n t e )
D i r e z i o n e O p e r a z i o n iP r e f e t t u r a d i T o r i n o
P C C
C o m i t a t o T e c n i c o d i D e c i s i o n e
M o n i t o r a g g i& D a t i e s t e r n i