Characterization and slope stability analysis of unsaturated pyroclastic deposits from Chile-Argentina

Pyroclastic deposits are generally located in the neighbouring area of volcanoes, and are characterized by a very porous structure. For these reason, these types of deposits are very susceptible to slope instability, mainly induced by heavy rainfalls. This thesis studies pyroclastic deposits in the area of Villa la Angostura, Argentina, produced by the Puyehue - Cordòn Caulle eruption of June 2011. The study follows different steps: the characterization of the site, the field campaign, the laboratory testing and the numerical analysis. In the in-situ investigation and in the laboratory testing chapters the physical, mechanical and hydraulic parameters for the different types of soil (class A and class P) are evaluated, and after they are used in the numerical analysis part. In the latter part two different analyses are carried out: a seepage analysis and a slope stability analysis. The first is a 1D unsaturated seepage analysis and is solved for different rainfall scenarios and initial conditions, while the second studies the stability of the slope in the framework of the controllability theory by using a hardening elasto-plastic model for unsaturated soils. A parametric analysis then gives an idea of how the response of the stability analysis changes with the parameters, in particular those that it has not been possible to be obtained by the tests.

I depositi piroclastici coprono generalmente aree limitrofe a vulcani, e sono caratterizzati da una struttura alquanto porosa. Per questo motivo questo genere di depositi è particolarmente suscettibile ad instabilità qualora esso si trovi su pendii, generate solitamente da intense precipitazioni. Questa tesi riguarda lo studio dei depositi piroclastici nell’area di Villa la Angostura, in Argentina, prodotti dall’eruzione del Puyehue - Cordòn Caulle nel 2011. Lo studio si svolge in diverse fasi: la caratterizzazione del sito, la campagna in sito, i test di laboratorio e l’analisi numerica. Durante la campagna in sito e con i test di laboratorio si sono valutate le proprietà fisiche, meccaniche ed idrauliche dei diversi tipi di terreno (classe A e classe P), che sono poi state utilizzate nelle analisi numeriche. Le analisi numeriche eseguite sono due: un’analisi di filtrazione ed una di stabilità del pendio. La prima è un’analisi monodimensionale in condizioni di parzial saturazione, ed è stata risolta per diversi scenari di pioggia e diverse condizioni iniziali di suzione, mentre nella seconda si è studiata la stabilità del pendio seguendo la teoria della controllabilità ed utilizzando un modello costitutivo elastoplastico incrudente per terreni parzialmente saturi. Infine, è stata effettuata un’analisi parametrica per valutare l’influenza dei parametri sulla risposta del sistema, focalizzandosi su quei parametri che non è stato possibile calibrare dai test.