Back-Analysis della frana di Crevoladossola (VCO): parametrizzazione geomeccanica e monitoraggio microsismico

This thesis work focused on the back-analysis of a landslide event in terms of geomechanical parameterization and microseismic monitoring. The landslide, that occurred on 26/01/2023, affected a rocky slope located in the southwestern sector of a quarry situated in the locality of Lorgino, Crevoladossola (VCO Province, Piemonte), famous for the extraction of a type of dolomitic marble known as Palissandro®. The first part of the thesis focused on determining which was the most plausible kynematic for thre phoenomenon and what were the stability conditions of the investigated slope. The use of the open-source software CloudCompare enabled geometric analysis of two point clouds (obtained from LIDAR surveys) before and after the event, allowing for considerations on the volume of the phenomenon. Additionally, it contributed to defining a slope model inclusive of two primary discontinuity planes."The obtention of a simplified but similar to reality slope model, led to the following kynematic analysis, carried out through the use of Rocscience ® Dips software, which established that the landslide kynematic was a wedge sliding. It probably initially affected the lower part of the slope (from the base to 50m), likely facilitating the detachment of the upper portion due to lack of support at the base. A stability analysis was performed too, using another Rocscience ® software, Swedge. In this case, the final purpose was to calculate the deterministic security factor value (FS) of the wedge, considering the Barton – Bandis strength model with some of its parameters, such as the JCS and the JRC, determined through field surveys. Swedge aimed to understand if, in the pre-event configuration, the slope was at a limit equilibrium condition and how the application of seismic input (dynamic analysis) could worsen the safety factor value, affecting the slope stability. The static analysis returned a safety factor value of ~ 1. Applying an equivalent seismic force to the slope, through the assignment of a seismic coefficient “a”, it was found that even a seismic stress of reduced magnitude would be capable of triggering the phenomenon. The second part of the work involved two types of analyses, based on the availability of seismic recordings from a series of stations installed at the quarry site. The first one employed the landslide seismic signal with the lsforce Python. This code led to the obtention of three-dimensional time series of the landslide source force, establishing, for example that the phoenomenon was quite complex, including many consecutive ruptures. The lsforce code allowed the calculation of the trajectory of the gravitational phenomenon too, considering different simulations, with understimated results, due to intrinsic limitations in the method. The final analysis focused on characterizing the seismic noise of the quarry, considering different time windows (of 45 days and one day), describing noise levels from a statistical perspective, and comparing the highest levels, likely related to quarry operations, with Peterson's NHNM model and seismic effects of small magnitude earthquakes (M 1.5, M 2.5). These analyses allowed for the quantitative and statistical characterization of the noise associated with extraction activities, which proved to be of considerable magnitude.

Questo lavoro di tesi si è occupato della back-analysis di un evento franoso in termini di parametrizzazione geomeccanica e monitoraggio microsismico. La frana, avvenuta il 26/01/2023, ha interessato un versante roccioso nel settore sud-ovest di una cava ubicata in località di Lorgino di Crevoladossola (Provincia VCO, Piemonte), rinomata per l'estrazione di una varietà di marmo dolomitico nota come Palissandro®. La prima parte del lavoro di tesi si è concentrata sul determinare il tipo di cinematismo più plausibile per l’evento franoso e le condizioni di stabilità del versante indagato. L’uso del software CloudCompare ha consentito di effettuare analisi geometriche su due nuvole di punti (ottenute da rilievo LIDAR) prima e dopo l’evento, permettendo considerazioni sulla volumetria del fenomeno e ha concorso alla definizione di un modello di versante comprensivo di due principali piani di discontinuità. L’ottenimento di un modello di versante semplificato ha portato alla successiva analisi cinematica, svolta con il software Dips di Rocscience®. Essa ha stabilito che la frana è stata uno scivolamento tridimensionale, che probabilmente ha interessato in principio la porzione inferiore del versante, facilitando il successivo distacco della parte superiore per mancanza di supporto alla base. In seguito, tramite il software Swedge di Rocscience ® ha avuto luogo un’analisi di stabilità con l’obiettivo di calcolare il valore del Fattore di Sicurezza deterministico (FS) del cuneo, considerando il modello di Barton – Bandis, per il quale alcuni parametri come il JCS ed il JRC sono stati determinati da rilievi sul campo. L’analisi di stabilità in condizioni statiche ha restituito un valore del FS ~ 1, confermando che prima dell’evento franoso, il cuneo indagato si trovava in una condizione di equilibrio limite. La successiva applicazione al modello di una forza sismica equivalente, mediante l’assegnazione di un coefficiente sismico “a”, ha permesso di concludere che anche una sollecitazione di bassa entità sarebbe stata in grado di generare l’instabilità del cuneo, scatenando il fenomeno franoso. La seconda parte del lavoro ha riguardato due tipologie di analisi basate sulla disponibilità di registrazioni sismiche fornite da tre diverse stazioni installate presso la cava. La prima di queste analisi, portata a termine con il pacchetto Python lsforce, ha utilizzato il segnale sismico prodotto dalla frana per ottenere le serie temporali tridimensionali della forza sorgente associata al fenomeno. Questo ha permesso di capire la natura complessa dell’evento in questione, contraddistinta da rotture successive. Un’ulteriore funzionalità del codice lsforce ha consentito inoltre una stima della traiettoria nel tempo del fenomeno franoso eseguendo diverse simulazioni, ottenendo però valori di spostamento sottostimati anche per effetto di limiti intrinseci nel metodo. L’ultima analisi ha riguardato la caratterizzazione del rumore sismico della cava, considerando differenti finestre temporali (di 45 giorni e di un giorno), descrivendo i livelli di rumore da un punto di vista statistico e comparando i livelli più alti, verosimilmente relazionati alle operazioni di cava, con il modello NHNM di Peterson e con gli effetti sismici di terremoti di piccola magnitudo (M 1.5, M 2.5). Tali analisi hanno permesso la caratterizzazione, dal punto di vista quantitativo e statistico, del rumore connesso alle attività estrattive, che si è rivelato anche di notevole entità.