Assonet- Cavità Artificiali - Il problema delle cavità in Roma (3)

Le indagini su cavità e gallerie, che si eseguono in genere soltanto dopo il verificarsi di un dissesto localizzato, vengono di solito sviluppate, oltre che con i necessari sondaggi geognostici e prove di laboratorio, attraverso l'esecuzione di sondaggi a distruzione di nucleo, i quali permettono di individuare il tetto e il letto di un vuoto sotterraneo. Se per una singola galleria o cunicolo ciò appare ancora accettabile (ma dovrebbe essere prima verificato che esista una sola galleria o camera), in presenza di una rete di gallerie, come è il caso dell'area romana, tale metodologia appare insufficiente. Infatti risulta alquanto problematica, sulla base di una maglia di fori i quali hanno individuato o meno dei vuoti, l'estrapolazione dei risultati fino alla costruzione di un attendibile andamento della rete di gallerie; inoltre in tal modo non si ottengono informazioni circa la larghezza delle cavità, lo stato fisico delle pareti degli ipogei e le evoluzioni tensionali in atto.

Altre metodologie di solito citate in letteratura, sempre per la determinazione della realtà ipogea, sono rappresentate da indagini geofisiche (geoelettrica e georadar); tali metodologie raramente però danno risultati accettabili in quanto la geoelettrica trova evidenti limiti di operatività in aree urbanizzate (senza considerare le diverse fonti di disturbo da parte di correnti vaganti), mentre il georadar, in terreni umidi e mineralizzati come sono i tufi romani, difficilmente riesce ad investigare terreni oltre pochi decimetri dal piano campagna (mentre le gallerie sono localizzate di solito entro i primi 15-20 metri di profondità).

Una ulteriore metodologia di indagine consiste nell' esplorazione delle gallerie con tecniche speleologiche; in tale maniera sarebbe possibile, con la visione diretta degli ipogei, acquisire una maggiore mole di misure e dati di rilevamento geostrutturale, ma nella realtà i rischi evidenti per tali esplorazioni, nonché il fatto che sovente le gallerie sono invase da liquami o interrotte da frane ed altri dissesti, impediscono un uso efficace e continuo di esplorazioni speleologiche.

Viste le limitate informazioni sulla geometria delle gallerie, acquisibili con le usuali indagini come quelle qui sopra brevemente descritte, appare quanto meno illusorio dare risposte attendibili circa la loro stabilità ed arrivare ad accettabili valutazioni di tale rischio geologico, sia su singole cavità che in complesse reti di gallerie.

In questa sede si sottolinea invece la fondamentale necessità di individuare il reale andamento plano-altimetrico ipogeo, soprattutto qualora siano coinvolte problematiche di stabilità di edifici, fognature, ecc.; inoltre si sottolinea la necessità di una Interpretazione Diagnostica delle gallerie per addivenire a realistiche valutazioni della stabilità e del rischio geologico.

Una corretta impostazione delle problematiche di valutazione della stabilità di reti ipogee è stata sviluppata sperimentalmente da BERNABINI e RIBACCHI (1965) sulle gallerie delle Tre Fontane, ma in tale ricerca, ove si sono applicate proficuamente metodologie sismiche, è stato possibile percorrere ed esplorare visivamente le gallerie stesse, alte fino a 4-5 metri. Per quanto risulta dalle nostre conoscenze della letteratura specialistica, le intuizioni presentate in quel lavoro, basato tra l'altro su un rilevamento geomeccanico e diagnostico delle varie lesioni geostrutturali, non hanno avuto seguito e non hanno determinato nessuna ricaduta nelle metodologie di indagine successivamente ed usualmente impiegate

La definizione dei parametri fisico-meccanici dei terreni con cavità è ovviamente di fondamentale importanza per poter eseguire qualsivoglia analisi e valutazione di stabilità degli ipogei.

La caratterizzazione geotecnica dei materiali piroclastici presenta sovente problemi di scelta di parametri rappresentativi del comportamento geomeccanico in sito: ciò perché, oltre agli usuali problemi di scala fra il provino e l'ammasso, sono spesso presenti situazioni di pseudocementazione e/o argillificazione dei tufi con estrema variabilità spaziale.

L'esecuzione di prove di laboratorio su campioni pozzolanacei in particolare determina l'acquisizione di elevati valori di angoli di attrito e di coesione bassa o nulla, talché valutando la stabilità delle gallerie con tali parametri si otterrebbero valutazioni di stabilità molto critiche fino a collassi immediati: eppure tali gallerie sonopresenti a volte da decenni o da centinaia di anni !!!. Tali incongruenze si realizzano in quanto la struttura litologica e geotecnica dei terreni tufaceo-pozzolanici in genere rende tali terreni molto sensibili ai disturbi indotti dalla perforazione, dal campionamento e dalla confezione dei provini; infatti la coesione di litotipi tufaceo-pozzolanacei è causata, non tanto da fenomeni di consolidazione indotti dai carichi geostatici, ma dalla saldatura delle scorie e/o da fenomeni di zeolitizzazione, più o meno intensi e variamente distribuiti negli ammassi.

Il problema maggiore risiede pertanto nell'individuare una coesione dell'ammasso pozzolanaceo che sia attendibile riguardo alle reali condizioni geomeccaniche e tensionah esistenti in sito.

Inoltre la parametrizzazione geomeccanica risulta particolarmente delicata poiché i tufi pozzolanacei in esame sono collocabili in un campo intermedio fra la Meccanica delle Terre e la Meccanica delle Rocce; più propriamente andrebbero collocati a nostro giudizio nell'ambito delle Rocce Tenere o Molto Tenere (Weak Rock).

Quanto detto riguardo alla difficoltà di giungere ad una attendibile parametrizzazione geomeccanica degli ammassi tufaceo-pozzolanacei, vale anche, se non con ancora maggiore problematicità, per gli ammassi ghiaioso-sabbiosi, anch'essi sovente sede di gallerie e caratterizzati da una variabile distribuzione della eventuale cementazione.

L'eventuale presenza di liquami in gallerie determina inoltre evidenti ed intensi fenomeni di ammaloramento, disfacimento ed alterazione dei materiali tufaceo-pozzolanici, con conseguente scadimento localizzato delle caratteristiche geotecniche, fenomeni di scalzamento al piede e distacchi dei pilastri e continui allargamenti della larghezza delle gallerie. L'intensità dell'azione ammalorante e di disfacimento dei liquami, difficilmente valutabile in laboratorio, è evidentemente funzione delle caratteristiche chimico batteriologiche delle acque più o meno inquinate e anche funzione del tempo.

Eseguire valutazioni di stabilità delle gallerie tenendo conto di tutte le variabili sopra descritte appare problematico, ma per schematizzare il problema è necessario vefificare:

Le valutazioni di cui sopra andrebbero sviluppate prima in relazione alle sole geometrie ipogee ed ai livelli tensionali geostatici, successivamente introducendo tutti gli elementi esterni individuati (tensioni di fondazioni, presenza di liquami, tensioni dinamiche da traffico o sismiche).

La letteratura geologica e geotecnica non descrive metodologie affidabili per la soluzione di problemi complessi come quello di verificare la stabilità di cavità e di gallerie preesistenti in aree urbanizzate; tra l'altro a nostro giudizio eventuali metodologie di calcolo (anche empiriche) andrebbero sviluppate ad hoc su casi di studio reali e comunque mirate alle effettive problematiche geologiche, litologiche, geotecniche e storiche dell'area romana.

Pur con le limitazioni di analisi a cui ora si è accennato, possono utilmente essere utilizzate le seguenti metodologie:

Come si vede i modelli di valutazione di cui sopra sono legati a problemi di carattere progettuale e di classificazione degli ammassi, i quali sono direttamente finalizzati al dimensionamento dei supporti di sostegno delle gallerie (stradali, ferroviarie, idrauliche, ecc.). Nel caso delle gallerie in oggetto invece siamo in presenza di un cavo, senza supporti, che ha subito nel corso di decenni ed a volte di centinaia di anni, una sua evoluzione tensionale e geomeccanica, raggiungendo variabili livelli di equilibrio statico, i quali possono essere ancora disturbati da un incremento di carico, da un afflusso improvviso di acqua (perdite di fognature), tensionamenti sismici e di vibrazione di traffico, ecc.

I problemi di cui sopra sono ulteriormente aggravati dalle difficoltà di addivenire, come già detto, ad una affidabile parametrizzazione geomeccanica dell'ammasso ed alla scelta di valutazioni nel campo della Meccanica delle Terre o defia Meccanica delle Rocce.

Infatti mentre gh ammassi tufaceo-pozzolanici ospitanti cavità, in sito sembrano assumere quanto meno un comportamento semilapideo, in laboratorio si ottengono parametri fisico-meccanici tipici di ammassi terrosi e prevalentemente frizionali.

Pertanto utilizzando i metodi di verifica geomeccanica delle gallerie in ambiti terrosi si ottengono valori di decisa instabilità (purtuttavia le galleiie sono presenti da decenni), mentre con i metodi legati ad ambiti lapidei si ottengono indicazioni di stabilità decisamente non cautelativi.

Risulta comunque che l'applicazione dei modelli di cui sopra, pur non essendo direttamente idonea per una attendibile e deterministica valutazione finale per le problematiche in oggetto, può dare indicazioni di massima circa una empirica stabilità e instabilità (nel senso di necessità o meno di supporti, e valutazioni di stand-up time); vale a dire che tali modelli, presi singolarmente, saranno più o meno idonei a descrivere realisticamente il comportamento geomeccanico dei tufi pozzolanacei in questione, ma dall'esame critico dei vari risultati si potrà raggiungere una sintesi sicuramente più attendibile. E' evidente comunque che l'utilizzo di qualunque dei metodi qui sopra citati presuppone la conoscenza precisa dello sviluppo plano-altimetrico della rete caveale ed una corretta parametrizzazione geomeccanica degli ammassi, conoscenza che difficilmente può essere acquisita con le usuali metodologie di indagini.

di Maurizio Lanzini - (articolo pubblicato in "Geologia dell'Ambiente" n. 3 - lug./set. 1995)

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	2- Inquadramento geologico e ambientale
	4 - Ricerca cavita' (un metodo innovativo)