PROBLEMI DI INGEGNERIA GEOTECNICA NELLE ARGINATURE FLUVIALI

1. ARGOMENTI DI INGEGNERIA GEOTECNICA Giornata in ricordo di Filippo Vinale PROBLEMI DI INGEGNERIA GEOTECNICA NELLE ARGINATURE FLUVIALI Prof. Ing. Francesco Colleselli Centro Irpino per l'Innovazione nel Monitoraggio Ambientale (CIMA) di Sant'Angelo dei Lombardi (Avellino), 21 settembre 2009 Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

2. PROFILO ARGINALE 1952 Linea di saturazione Sezioni arginatura maestra (Circolo Superiore di Ispezione per il Po, 1952). Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

3. EVENTO DI PIENA OTTOBRE 2000 Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

4. CONVENZIONI DI COLLABORAZIONE SCIENTIFICA 1° CONVENZIONE : n°5984 del 5 Luglio 1999 Magistrato per il Po in collaborazione con le Università degli studi di Brescia, di Parma, di _Roma “La Sapienza” e di Napoli “Federico II” Titolo: STUDIO DELLE CONDIZIONI DI STABILITA’ DEGLI ARGINI FLUVIALI E PER LA DEFINIZIONE DI UNA METODOLOGIA PROGETTUALE. Sito di studio sperimentale: Viadana (MN) 2° CONVENZIONE : n°329 del 28 Novembre 2006 E-Spec-774 AIPO in collaborazione con le Università degli studi di Brescia, di Parma e di Napoli “Federico II” Titolo:PER L’ANALISI DEL COMPORTAMENTO E DEGLI INTERVENTI DI PROTEZIONE IDRAULICA DELLE ARGINATURE IN MATERIALI PERMEABILI DELL’ALTO CORSO DEL PO E IL PROSEGUIMENTO DELLO STUDIO SULL’ARGINE SPERIMENTALE DI VIADANA Siti di studio sperimentali: Viadana (MN), Motta dei Conti (VC), Alessandria Bormida . Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

5. IMMAGINE SATELLITARE DEL BACINO IDROGRAFICO DEL FIUME PO Motta dei Conti (VC) Viadana Alessandria Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

6. Argine sperimentale IMMAGINE SATELLITARE DELL’AREA DI VIADANA (MN) Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

7. SEZIONI DEL RILEVATO SPERIMENTALE Argine sperimentale Terreni a grana fine, meno plastici e poco compressibili Terreni a grana fine, plastici e compressibili Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

8. SEZIONE STRATIGRAFICA VIADANA (MN) Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

9. INVASO SPERIMENTALE DI VIADANA (MN) Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

10. SIMULAZIONE DELLE PIENE STORICHE Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

11. Periodo t < t0 ANDAMENTO DELLE QUOTE PIEZOMETRICHE. Periodo precedente alle simulazioni di piena Livello massimo del fiume - 24.93 m.s.l.m. Livello minimo del fiume - 20.43 m.s.l.m. Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

12. ANDAMENTO DELLA SUZIONE (SEZIONE A-A). Periodo t < t0 Periodo precedente alle simulazioni di piena Le escursioni del livello idrometrico del fiume non modificano l’andamento della suzione (-15 ÷ -10 KPa) Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

13. EVOLUZIONE DELLE QUOTE PIEZOMETRICHE 1a simulazione Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

14. EVOLUZIONE DELLE QUOTE PIEZOMETRICHE 1a simulazione Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

15. EVOLUZIONE DELLE QUOTE PIEZOMETRICHE 1a simulazione Influenza del tempo di permanenza sulla propagazione dell’onda di piena all’interno dell’argine Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

16. EVOLUZIONE DELLE QUOTE PIEZOMETRICHE 3a simulazione Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

17. ANDAMENTO DELLA SUZIONE DURANTE LA 1° SIMULAZIONE DI PIENA. Suzione La suzione tende a diminuire con la profondità. Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

18. ANDAMENTO DELLA SUZIONE DURANTE LA 1° SIMULAZIONE DI PIENA. Suzione 80 – 85 KPa! L’evento di piena non modifica l’andamento della suzione all’interno del corpo arginale, tranne in corrispondenza dei tensiometri T3B e T5B (Sez. B-B) a causa della maggiore imbibizione dell’argine durante l’evento di piena. Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

19. Effetto della suzione sulle caratteristiche di compressibilità e di resistenza al taglio del terreno Comportamento non saturo Terreno saturo Terreni parzialmente saturi Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

20. Effetto della suzione sulle caratteristiche di compressibilità e di resistenza al taglio del terreno Comportamento non saturo Terreni non saturo, suzione 400 kPa Terreno saturo Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

21. Simulazione numerica Analisi numerica per lo studio dei processi di filtrazione • Condizioni di moto vario Argine sperimentale Argine esistente Livello invaso Definizione della geometria Falda a campagna Fiume Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

22. Simulazione numerica Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

23. EVOLUZIONE TEMPORALE DELLA LINEA DI IMBIZIONE Argine del Po a Castelnuovo Bariano (D’Amico, 1963) Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

24. EVOLUZIONE TEMPORALE DELLA LINEA DI IMBIZIONE: Modello Teorico Linee di imbibizione ricavate dalle analisi: evoluzione nel tempo al variare del livello d’invaso Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

25. Analisi di stabilità LT ANALISI DI STABILITÀ. PARAMENTO DI MONTE PARAMENTO DI VALLE le analisi sono state condotte nell’ipotesi di moto di filtrazione stazionario e con linea di imbibizione maggiormente estesa. Il coefficiente F risulta quindi sottostimato. Nel caso di terreno parzialmente saturo aumenta il coefficiente di sicurezza Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

26. Un incremento della suzione si traduce in un incremento del coefficiente di sicurezza. Analisi di stabilità La presenza di materiali a bassa permeabilità contiene la linea di imbibizione e conseguentemente aumenta il valore del coefficiente di sicurezza. Criteri progettuali La linea di imbibizione all’interno del corpo arginale si dispone ben al di sotto della linea “teorica” utilizzata come riferimento per il progetto del profilo a campagna dei rilevati arginali del medio e basso Po ( pendenza di 1 : 5 – 1 : 6): i problemi di sicurezza sono legati maggiormente ai terreni di fondazione (sifonamento). Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

27. INTEGRAZIONE DELLE LINEE GUIDA (2007) RINFORZI E RIALZI a fiume possono essere correttamente eseguiti con materiali poco permeabili tipo A-7 A-6 (Norme CNR-UNI 10006 - Ed. 2002), secondo i criteri indicati dalle Linee guida del 1998. SCARPATE A FIUME CON PENDENZA (1:2): per evitare fenomeni di instabilità dopo le piene del paramento a fiume e per aumentare la capacità di tenuta e ritardare l'avanzamento all'interno del corpo dell'argine della superficie di saturazione BANCHE INTERMEDIE eventuali per altezze del paramento maggiori di 5 m e conseguente TAGLIONE AL PIEDE approfondito di 1  2 m per il nuovo petto al piede dell'argine. IMMORSAMENTO VECCHIO E NUOVO CORPO da realizzarsi con particolare cura RINFORZI A CAMPAGNA vanno correttamente eseguiti con materiali di media permeabilità tipo A-6  A-4 e comunque più permeabili di quelli costituenti il corpo arginale esistente. MATERIALI PER I RINGROSSI E RINFORZI messi in opera con riferimento alla densità Proctor Standard, avendo cura di controllare in maniera specifica l'omogeneità delle caratteristiche di plasticità e granulometriche del materiale impiegato; in particolare i materiali tipo A-6 e A­-7 con contenuto in sabbia non inferiore al 15% e tipo A-6 e A-4 con contenuto in sabbia non maggiore del 50%. Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

28. INTEGRAZIONE DELLE LINEE GUIDA IRREPERIBILITÀ MATERIALI IDONEI: utilizzo di terreni grossolani e permeabili e conseguente necessario progetto di interventi di impermeabilizzazione del corpo arginale. DIAFRAMMATURE CONTINUE : per assicurare l’impermeabilizzazione dei terreni di fondazione e garantire una effettiva tenuta idraulica contro il pericolo di sifonamento, le diaframmature devono essere di lunghezza sufficiente ad evitare fenomeni di aggiramento del flusso e tali da intercettare interamente il banco permeabile. PROFILO DELL’ARGINE E LINEA DI IMBIBIZIONE con pendenza di 1:5 e 1:6 : è sempre e comunque valido il criterio di progetto "convenzionale" di disporre il profilo dell'argine a campagna, tale da ricoprire per almeno 1 m la linea teorica di imbibizione. SEZIONI ARGINALI PIU’ RIDOTTE rispettivamente con linee teoriche di imbibizione di 1:4,5 ÷ 1:5,5 in presenza di arginature realizzate con materiali di caratteristiche note, in condizioni geotecniche ben definite e in assenza di pericolo di sifonamento a campagna. Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

29. 2007 SEZIONE DI UN RILEVATO ARGINALE (INTEGRAZIONE ALLE LINEE GUIDA, AIPO 2007). Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

30. IMMAGINE SATELLITARE DEL BACINO IDROGRAFICO DEL FIUME PO Motta dei Conti (VC) Viadana Alessandria Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

31. ALESSANDRIA : ARGINE DEL FIUME BORMIDA Idrometro Alessandria Bormida Q.A. (dati storici dal 2001) Alessandria Fiume Bormida Argine in esame Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

32. ALESSANDRIA: STRATIGRAFICA TIPICA SONDAGGIO S1 Limo sabbioso Sabbia con ghiaia e ghiaia con sabbia Sabbia fine Sabbia Ghiaiosa GHIAIA Sabbia deb. limosa Limo argilloso Ghiaia Sabbia limosa Sabbia con ghiaia Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

33. S1 S2 S3 SE SA SB SD SC Sondaggi a Carotaggio Continuo Sondaggi a Distruzione di Nucleo Campioni indisturbati Shelby Livello Falda Piezometri ALESSANDRIA: SEZIONE TRASVERSALE 94.2m LATO CAMPAGNA 90,8m 85,2m FIUME Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

34. a ALESSANDRIA: REALIZZAZIONE PALANCOLATO 94.2m LATO CAMPAGNA 90,8m 85,2m FIUME Fiume Bormida B = b + h cotg a = 7,8 m L=55m h = 3 m b= 2,5 m A = (b+B(h))*h/2 V = A*L Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA

35. ALESSANDRIA : DATI IDROMETRO 3 maggio 2002 7m in 16 ore Prof. Ing. Francesco Colleselli UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BRESCIA