Liquefazione Del Suolo Indotta Da Fenomeni Sismici

Mi sono decisa a pubblicare questo post sulla liquefazione del suolo indotta da fenomeni sismici, in seguito alla richiesta della mia amica Francesca Ravanelli, che mi ha chiesto delucidazioni sul fenomeno delle "sabbie mobili" di cui ha sentito parlare in TV in relazione al sisma della pianura padana emiliana.

Ho svolto, pertanto, alcune ricerche e letto diversi documenti scientifici, tra cui il seguente "New empirical relationships between magnitude and distance for liquefaction" di Paolo Galli (Servizio Sismico Nazionale, Via Curtatone 3, I-00185 Rome, Italy), pubblicato  il 22 Aprile 2000 su Tectonophysics
(The International Journal of Integrated Solid Earth Sciences).

Quanto emerge dalla letteratura scientifica esistente al riguardo è che il fenomeno della liquefazione dei terreni, durante i terremoti, interessa in genere i depositi sabbiosi e/o sabbioso-limosi sciolti, a granulometria uniforme, normalmente consolidati e saturi, situazione esistente nella pianura padana che è di origine alluvionale.

Durante un fenomeno sismico, infatti, le sollecitazioni indotte nel terreno,
possono determinare un aumento delle pressioni interstiziali fino ad eguagliare
la pressione litostatica e la tensione di sconfinamento, annullando la resistenza al taglio e provocando fenomeni di fluidificazione del terreno.

In parole povere, la liquefazione è una semplice risalita di fango, da una falda sotto pressione, fino alla superficie. Come si può osservare nell'immagine seguente, una volta esaurito il fenomeno, dopo il sisma, non rimangono buchi o cavità nel terreno. Pertanto, risultano false, oltre a fornire motivo di ulteriore inquietudine per le popolazioni colpite dal dramma, le notizie circolanti sul terremoto emiliano, che dipingono possibili scenari apocalittici di caverne generatesi nel sottosuolo, pronte a inghiottire case, edifici e dintorni, con una estensione a macchia d'olio della liquefazione del suolo. (Cliccare sull'immagine per ingrandirla).

La liquefazione dei depositi sabbiosi e/o sabbioso-limosi è accompagnata dalla subsidenza degli stessi ovvero da un loro abbassamento verticale, con conseguente perdita di appoggio delle fondazioni di case ed edifici presenti in zona, che possono affondare, subendo dei danni. Il fenomeno si manifesta durante il sisma o subito dopo, ma non procede per settimane e mesi.

Il filmato proposto simula, in modo semplice ed efficace, quanto avviene durante il processo di liquefazione del suolo.

 
Riporto dal Capitolo 2 - Valutazione del potenziale di liquefazione (LIQUEFAZIONE DEI TERRENI IN CONDIZIONI SISMICHE di Sebastiano G. Monaco, EPC Libri):

"La probabilità che un deposito raggiunga tali condizioni dipende:

- dal grado di addensamento;
- dalla granulometria e forma dei granuli;
- dalle condizioni di drenaggio;
- dall’andamento ciclico delle sollecitazioni sismiche e loro durata;
- dall’età del deposito;
- dalla profondità della linea di falda (prossima alla superficie).

Dall’osservazione di zone colpite da liquefazione, si è notato che questa avviene nelle seguenti circostanze:

- terremoti di magnitudo uguale o superiore a 5.5, con accelerazioni superiori o uguali a 0,2 g;

- al di sopra dei 15 metri di profondità; oltre questa profondità non sono state osservate liquefazioni;

-la profondità della falda era posizionata in prossimità della superficie (inferiore ai 3 m);

In letteratura sono stati suggeriti da vari autori, diversi metodi (tabellari, semplificati ecc...), per la valutazione del potenziale di liquefazione di depositi sabbiosi saturi. Affinché in un sito possano avvenire fenomeni di liquefazione, è necessario che la scossa sismica raggiunga una certa intensità.
Da osservazioni effettuate su un certo numero di terremoti avvenuti, Kuribayashi e Tatsuoka (1975), hanno potuto verificare che esiste una relazione fra la magnitudo e il logaritmo della distanza all’interno della quale si possono innescare fenomeni significativi di liquefazione, da cui: 

log10 R = 0,8 M - 4,5

dove:
R = distanza dall’epicentro del terremoto espressa in km;
M = Magnitudo

Poiché la precedente relazione risulta valida per terremoti con M ≥ 6. Alcuni autori (Berardi et al., 1988), analizzando alcuni terremoti italiani in cui si erano verificati fenomeni di liquefazione, hanno introdotto un’ulteriore equazione, che sostanzialmente porta agli stessi risultati.

log10 R = 0,77 M - 3,6

 

Da qui l’importanza di definire la distanza epicentrale dal sito investigato."

Distanza epicentrale massima fino a dove sono state osservate
strutture di liquefazione in terremoti superficiali in funzione
della magnitudo del sisma (Obermeier,1996)

Dalle informazioni fornite, si evince che è la prevenzione l'unico comportamento sensato da adottare, ovvero non edificare nelle aree soggette a liquefazione. Nel succitato e linkato paper di Paolo Galli, è presente un elenco delle località italiane soggette a liquefazione del terreno in concomitanza a fenomeni sismici, con l'indicazione dei parametri epicentrali degli eventi sismici nelle aree citate.