L'Ancoraggio Flottante Sirive® per la stabilizzazione di movimenti franosi

Italy is a country susceptible to various and numerous natural disasters; landslide hazard is certainly one of the most important topics here, so the research for innovative and cost-effective solutions for landslide stabilization has great scientific and socio-economic relevance. This PhD fits the context by studying and developing a new technique for the stabilization of landslides, called “floating anchor”, both in theoretical and applied aspects. The technique involves the installation of passive nails in the landslide body, cemented along the entire profile with a sufficient foundation in the deep stable soil. The anchors fit the slope according to a discontinuous geometry without a continuous facing. Each anchor head connects only to a small concrete plate (the “floating” element), which may be bored in the soil. The reinforcements absorb by frictional contact a portion of the shear stress induced by the moving landslide, slowing down its evolution process until it completely stops. It is a modular and flexible technique; the system fits the soil deformations without losing effectiveness. The PhD work analyses all the components of the system in order to assess the geotechnical and structural behaviour. A comparison with the techniques commonly used for landslide stabilization highlights the main advantages of the floating anchors, both in efficiency and cost terms. An important part of the research focuses on the experimental analysis in a 1g scale physical model of the behaviour of floating plates as a function of their shape. An equation for the calculation of the bearing capacity of the floating plate with the introduction of specific shape and volume factors has been determined. A FEM analysis provides a numerical model calibration based on the experimental results and highlights the influence of the plate on the soil stress-strain state. Specific guidelines for the design of floating anchors are proposed according to two physical-mathematical configurations: one “static” short-term approach and one long-term approach, assuming a non-linear viscous behaviour of the soil. At last, some applications complete the research: the development of a particular enhanced anchor bar (the “composite anchor”), and the design and execution of some stabilization works with floating anchors in four real landslides activated in North-Eastern Italy in conjunction with the exceptional rainfall that affected the area in autumn 2010. The monitoring of the stabilized slopes proves the viability and technical efficiency of the method.

Il territorio italiano è soggetto per sua conformazione ad una diffusa presenza di fenomeni franosi. La ricerca di soluzioni e tecnologie innovative ed economicamente vantaggiose per la stabilizzazione dei movimenti franosi si rivela quindi un problema di grande attualità scientifica. Il presente Dottorato di Ricerca si inserisce in questo contesto con l’obiettivo di studiare e sviluppare dal punto di vista teorico e applicativo una tecnica innovativa per la stabilizzazione di movimenti franosi, denominata “ancoraggio flottante”. La tecnica prevede l’installazione di ancoraggi passivi nel corpo di frana, cementati al terreno e con adeguata fondazione nel terreno stabile profondo, posizionati secondo una geometria discontinua senza un rivestimento continuo del versante, ma con la sola applicazione di una piastra (l’elemento flottante) di ridotte dimensioni collegata alla testa di ciascuna barra. I rinforzi assorbono per attrito parte degli sforzi tangenziali indotti dal movimento franoso, rallentandone il processo evolutivo fino al completo arresto. Si tratta di una tecnica modulare e flessibile in quanto il sistema si adatta alle deformazioni del versante senza perdere di funzionalità. Il lavoro svolto nel corso del Dottorato di Ricerca ha consentito un’analisi delle varie componenti del sistema al fine di valutarne il comportamento geotecnico e strutturale. Un confronto iniziale con le tecniche di stabilizzazione di frane comunemente utilizzate evidenzia i principali vantaggi degli ancoraggi flottanti in termini di efficienza e di costo. Una parte importante della ricerca ha riguardato l’analisi sperimentale in modello fisico in scala 1g del comportamento delle piastre flottanti in funzione della loro geometria, e ha consentito di determinare un’equazione per il calcolo della capacità portante della piastra flottante con l’introduzione di specifici fattori di forma e di volume. Con analisi FEM è stato calibrato un modello numerico sulla base dei risultati sperimentali per poter meglio evidenziare l’influenza della piastra sullo stato tenso-deformativo del terreno. Si sono inoltre proposte delle specifiche linee guida per la progettazione degli interventi con ancoraggi flottanti secondo due schemi fisico-matematici: un approccio “statico” a breve termine e un approccio a lungo termine nell’ipotesi di comportamento viscoso non lineare del terreno. Completa la ricerca una parte applicativa, con lo sviluppo di una particolare barra di ancoraggio potenziata (ancoraggio composito), e con la progettazione ed esecuzione di alcuni interventi con ancoraggi flottanti in quattro frane reali attivatesi in provincia di Vicenza in concomitanza con le piogge eccezionali che hanno colpito tutto il nord-est italiano e in particolare la regione Veneto nell’autunno 2010. Il monitoraggio degli interventi appare comprovare la validità e l’efficacia tecnica del metodo.