Grandi frane: un nuovo modello aiuta a prevederne i movimenti

Garantire la sicurezza delle persone e delle infrastrutture grazie a modelli di previsione del rischio più affidabili. Così i risultati di uno studio dell’Università di Milano-Bicocca contribuiranno a prevenire le catastrofi legate alle grandi frane in roccia, come quelle delle aree prealpine e alpine della Lombardia.

Combinando esperimenti di laboratorio su materiali naturali, campionati dalla zona di taglio di una grande frana lombarda e osservazioni in situ, i ricercatori dell’Ateneo milanese, in collaborazione con Sapienza Università di Roma, hanno studiato i meccanismi che regolano la transizione dell’attività delle frane da “lente a veloci”, fornendo indicazioni che consentiranno di migliorare l’affidabilità dei modelli previsionali.

Il lavoro “Slow-to-fast transition of giant creeping rockslides modulated by undrained loading in basal shear zones”, sostenuto da Fondazione Cariplo, è stato recentemente pubblicato sulla rivista Nature Communications.

Le grandi frane evolvono “silenziosamente” per migliaia di anni e sono caratterizzate da movimenti lenti – pochi millimetri all’anno – prolungati nel tempo e alternati a periodi di accelerazione, che possono avvenire rapidamente e provocarne il collasso in modo catastrofico. In questi casi, l’energia mobilitata è tale da cancellare intere comunità, distruggere infrastrutture di trasporto o di approvvigionamento energetico e di modificare per sempre i paesaggi montani, ma anche la geografia umana delle zone coinvolte.

Piogge intense, scioglimento della neve o degradazione del permafrost: nel corso della loro evoluzione, queste frane divengono sempre più sensibili agli agenti esterni e alle loro variazioni in un contesto di climate change.

Prima di questo studio, tuttavia, i meccanismi che regolano la transizione dell’attività di frana “da lenta a veloce” non erano stati ancora del tutto chiariti, specialmente nell’ottica di una previsione pratica della loro evoluzione per la mitigazione del rischio. 

I risultati del lavoro dei ricercatori di Milano-Bicocca dimostrano che le deformazioni di grandi frane, che si muovono su superfici di scorrimento basali ben sviluppate, sono regolate dalle interazioni tra diversi processi associati a rapide variazioni delle pressioni dei fluidi nelle zone di taglio. La competizione tra processi che determinano una riduzione o un aumento della resistenza modula lo stile di deformazione della frana e la sua transizione “da lenta a veloce” fino al collasso catastrofico.     
In particolare, le superfici di scorrimento rispondono a rapide variazioni delle pressioni dei fluidi, associate ad esempio a precipitazioni intense o rapido scioglimento delle nevi, con improvvise accelerazioni, seguite da decelerazioni spontanee e da periodi di movimento a velocità costante, che si può mantenere stabile oppure evolvere verso il collasso quando le sollecitazioni superano determinati livelli critici.

«Il nostro lavoro sperimentale – spiega Federico Agliardi, geologo del dipartimento di Scienze dell’ambiente e della terra dell’Università di Milano-Bicocca -, riproducendo quantitativamente la risposta di una frana reale, fornisce chiare evidenze dei diversi meccanismi fisici che regolano la transizione “slow to fast” delle grandi frane e contribuisce a una migliore comprensione dei complessi fenomeni che governano l’instabilità e il potenziale collasso delle grandi frane. In questo modo sarà possibile migliorare i modelli e le metodologie di previsione per mitigare i rischi e garantire la sicurezza di persone ed infrastrutture».