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