Analisi numerica della propagazione di frane rapide in terra

The propagation analysis of rapid gravitational movements has solicited great interest in the scientific community in the last 20 years, from the definition of susceptibility maps (Moraci et al., 2017) to the punctual evaluation of the impact on a passive defense work (Gioffrè et al., 2017). The propagation analysis is typically carried out using different methods of calculation, among which the Finite Element Method (FEM) and the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). In the latter method, devoid of a meshing grid, the field of motion of the unstable mass, described in the continuum, is "discretized" by introducing the concept of particle (quasi-Langrangian scheme), allowing analysis to be carried out in the framework of large deformations with a reduced computational cost. This paper discusses the main results of a parametric study aimed at simulating the spatial-temporal propagation of rapid landslides along natural slopes. Numerical analyzes were carried out, under two-dimensional conditions, with the GEOFLOW-SPH calculation code (Pastor et al., 2009), in which the local equations of motion, mediated in depth, are solved numerically with the SPH method. Through the critical analysis of the results, we tried to highlight the influence of geometric factors, concerning both the slope as height and inclination and the unstable mass at the incipit of the motion; and the influence of factors related to the nature of the sliding material on the runout and on the accumulated volume at the bottom of the valley. The graphics obtained can be used for quick estimates in the territorial risk assessment.

L’analisi della propagazione di movimenti gravitativi rapidi ha sollecitato un grande interesse nella comunità scientifica negli ultimi 20 anni, dalla definizione di mappe di suscettibilità (Moraci et al., 2017) alla valutazione puntuale delle forze d’impatto su un’opera di difesa passiva (Gioffrè et al., 2017). L’analisi di propagazione viene tipicamente svolta ricorrendo a diversi metodi di calcolo, tra i quali il Metodo degli Elementi Finiti (FEM) e lo Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). In quest’ultimo metodo, privo di reticolo di calcolo (meshless), il campo di moto della massa instabile, descritto nell’ambito del continuo, viene “discretizzato” introducendo il concetto di particella (schema quasi-Langrangiano), consentendo di svolgere analisi alle grandi deformazioni con un ridotto onere computazionale. In questo elaborato sono discussi i principali risultati di uno studio parametrico volto a simulare la propagazione spazio-temporale di frane rapide lungo versanti naturali. Le analisi numeriche sono state condotte, in condizioni bidimensionali, con il codice di calcolo GEOFLOW-SPH (Pastor et al., 2009), nel quale le equazioni locali del moto, mediate in profondità, sono risolte numericamente con il metodo SPH. Si è cercato, attraverso l’analisi critica dei risultati, di mettere in evidenza l’influenza dei fattori geometrici, riguardanti sia il versante come altezza e pendenza che la massa instabile all’istante dell’innesco; e l’influenza di fattori legati alla natura del materiale franante sul runout e sul volume accumulato a fondo valle.
Gli abachi ottenuti possono essere utilizzati per stime speditive nella valutazione del rischio a livello territoriale.