Studio sperimentale e numerico della fase di propagazione di colate di fango (mudflow)

Le colate di fango rappresentano significativi esempi del dissesto idrogeologico ampie italiano e mondiale e sono fonte di rischio per l'incolumità dell'uomo, delle opere e infrastrutture. Per poter realizzare una protezione efficace contro questi disastri è necessario avere una completa conoscenza delle cause che li producono ed essere in grado di effettuare una previsione delle conseguenze che essi scatenano. La previsione delle caratteristiche come la velocità di propagazione e le distanze percorse, sono di grande importanza per la progettazione di strutture di protezione e canalizzazione. Gli obiettivi principali di questo lavoro sono stati la valutazione delle modalità di propagazione dei mudflow sulla base di un’analisi sperimentale e numerica. Attraverso prove di laboratorio è possibile analizzare l’evoluzione del fenomeno oggetto di studio, individuarne le grandezze fondamentali che lo governano. Inoltre si può identificare il comportamento reologico del materiale coinvolto visto che non è possibile descrivere la propagazione di un flusso di terreno con la classica meccanica del continuo . Per lo studio della propagazione è stato implementato un modello tridimensionale basato sulle equazioni di conservazione della massa e della quantità di moto, che sono integrate in profondità attraverso una serie di ipotesi semplificative realizzate considerando la struttura verticale del flusso. Il codice è stato sviluppato dal professor Pastor del CEDEX di Madrid. Il modello implementato è non lineare e accoppiato, ed insieme alle adeguate relazioni costitutive permette di determinare la distanza percorsa, le velocità secondo il piano perpendicolare alla direzione di integrazione, la profondità del materiale mobilitato. La tecnica di discretizzazione utilizzata è il metodo SPH (Smoothed particle Hydrodinamics), che si basa sulla discretizzazione di un insieme di nodi su cui si effettuano approssimazioni integrali di una funzione e delle sue derivate. La validità del codice è stata verificata attraverso simulazioni di eventi a scala reale e di laboratorio. Per questi ultimi si è fatto riferimento alle prove effettuate durante il programma sperimentale effettuato per questa tesi di ricerca; mentre come casi reali sono stati scelti la frana del Tessina (Belluno, 1992) e quella di Favazzina (RC, 2001), proprio perché due fenomeni completamente diversi. La prima è una colata lenta ma che mobilizza grandi masse instabili, la seconda invece è molto rapida ma anche molto modesta nei volumi coinvolti. Attraverso la back analysis di questi due eventi si è voluto ancora di più confermare e avvalorare l’affidabilità e la validità del codice in esame.