Analisi e modellazione tridimensionale agli elementi finiti degli effetti di eventi di pioggia intensi sulla stabilità di pendii naturali parzialmente saturi: il caso studio di Ceriana-Mainardo

Abstract

L’obiettivo di questo lavoro è lo studio del comportamento di un pendio reale e della sua stabilità a seguito dell’azione di eventi di pioggia, grazie all’utilizzo di PLAXIS 3D, un software agli elementi finiti (FEM) dedicato alla simulazione e risoluzione di problemi geotecnici. L’area di studio si trova in Liguria, nel comune di Ceriana, ed è nota per essere suscettibile a movimenti superficiali del terreno nel momento in cui hanno luogo precipitazioni intense. La prima parte di questo studio è dedicata alla costruzione del modello geotecnico grazie alle informazioni ottenute da indagini geognostiche svolte tra gli anni 2000 e 2016. A partire da questo modello geotecnico e dalle informazioni sul livello di falda è stato possibile costruire un modello 3D sul software PLAXIS su cui svolgere le analisi. La seconda parte di questa tesi è dedicata alle analisi stesse. Per prima cosa è stata condotta un’analisi di stabilità in condizioni indisturbate, per verificare che il pendio fosse in equilibrio in assenza di pioggia, coerentemente con la realtà. Le successive analisi prevedono l’applicazione di un evento di pioggia al pendio. In particolare, si è individuato l’evento più intenso verificatosi tra il 2020 e il 2023, ovvero la pioggia portata dalla Tempesta Alex nei primi giorni di ottobre 2020. La scelta era limitata a questo intervallo temporale per poter valutare anche l'evoluzione della saturazione all'interno del versante e confrontarla con le misure reali di contenuto d’acqua, disponibili solo a partire dalla fine del 2019. Quindi, partendo dalla pioggia rilevata dalla stazione pluviometrica di Ceriana, si utilizza il modello USDA SCS-CN per ricavare il valore di infiltrazione da applicare al modello e simulare la risposta del pendio. Quest’ultima è applicata al pendio per svolgere le successive analisi.

The goal of this thesis is to study the behaviour of a real slope and its stability after heavy rainfall; this is done thanks to PLAXIS 3D, a FEM software used to simulate and solve geotechnical problems. The area selected for this study is in Liguria, near the city of Ceriana; it’s known to be at risk for superficial landslide caused by rainfall. The first part of this work explains how a geotechnical model was created starting from the surveys and monitoring campaign conducted between 2000-2016. The geotechnical model was the first step needed to define the 3D model on PLAXIS 3D. The second part of the thesis describes the analyses that have been conducted and their results. First, a stability analysis in undisturbed conditions was conducted. Since the area isn’t currently affected by active landslides, the expected result is a stable slope (with a safety factor Fs higher than 1). The next analysis introduced a real-life rainfall on the slope. In particular, the choice fell on the most intense rain recorded between 2020 and 2022, which was the so-called Tempesta Alex, occurring in 2020 on the first days of October. The choice was limited to that period of time in order to compare the results in terms of water content of the soil with the ones measured in the field. Unfortunately, the measurements available are associated with that time period only. Therefore, the rain selected was introduced in the model but only after being transformed into to infiltration. This was done using the USDA-SCS CN model, which takes into account the land use in order to estimate how much rain flows on the surface and how much enters the ground.