From Thermal Preconditioning To Slope Instability In Alpine Permafrost Rock Slopes

Le tendenze al riscaldamento del permafrost alpino stanno modificando la stabilità dei versanti rocciosi d'alta quota e delle infrastrutture costruite su di essi, eppure il meccanismo che collega il graduale cambiamento termico alla rottura discreta rimane poco vincolato. Questa tesi dimostra che l'instabilità e la perturbazione termica negli ammassi rocciosi affetti da permafrost seguono una logica coerente a due stadi: decenni di indebolimento termicamente indotto lungo le discontinuità riempite di ghiaccio erodono la resistenza strutturale molto prima che l'esito sia visibile, mentre un secondo processo distinto, un innesco discreto per i versanti naturali, una perturbazione antropica persistente per le infrastrutture, converte tale debolezza latente in un esito osservabile. Un framework integrato di monitoraggio e modellazione viene validato su due pareti non affette da permafrost tramite InSAR da terra, poi applicato con complessità crescente: a un pilastro di permafrost caldo con un collasso documentato nel 2018, dove un modello termico esteso e un'analisi meccanica 3D identificano nella degradazione decennale del ghiaccio il precondizionamento sfruttato da un innesco pluviometrico; a una frana di crollo del 2025, dove un nuovo framework termo-idro-meccanico episodico riproduce la tempistica esatta del collasso con parametri non calibrati e vincolati da dati di laboratorio; e a un pozzo funiviario in esercizio, mostrato agire come sorgente di calore persistente ancora in avvicinamento all'equilibrio termico. Nel loro insieme, questi casi di studio forniscono un framework fisicamente fondato e trasferibile per anticipare l'instabilità nei versanti rocciosi alpini affetti da permafrost e nelle infrastrutture costruite su di essi.

Warming trends in Alpine permafrost are reshaping the stability of high-mountain rock slopes and the infrastructure built upon them, yet the mechanism linking gradual thermal change to discrete failure remains poorly constrained. This thesis shows that instability and thermal disturbance in permafrost-affected rock masses follow a consistent two-stage logic: decades of thermally driven weakening at ice-filled discontinuities erode structural strength long before the outcome is visible, while a second, distinct process, a discrete trigger for natural slopes, a persistent anthropogenic perturbation for infrastructure, converts that latent weakness into an observable outcome. An integrated monitoring–modelling framework is validated on two non-permafrost cliffs against ground-based InSAR, then applied with increasing complexity: to a warm-permafrost pillar with a documented 2018 collapse, where an extended thermal model and 3D mechanical analysis identify decades-long ice degradation as the precondition exploited by a precipitation trigger; to a 2025 rock avalanche, where a novel episodic thermo-hydromechanical framework reproduces the exact failure timing from uncalibrated, laboratory-constrained parameters; and to an operating cable-car shaft, shown to act as a persistent heat source still approaching thermal equilibrium. Together, these case studies provide a physically grounded, transferable framework for anticipating instability in Alpine permafrost rock slopes and the infrastructure built upon them