Pericolosità Geologica E Caratterizzazione Del Sottosuolo in Ambiente Urbano: Metodologie Di Analisi Ed Applicazioni Al Caso Di Roma
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI “ROMA TRE” Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali Dottorato in Geodinamica Ciclo XXI triennio 2005/2008 PERICOLOSITÀ GEOLOGICA E CARATTERIZZAZIONE DEL SOTTOSUOLO IN AMBIENTE URBANO: METODOLOGIE DI ANALISI ED APPLICAZIONI AL CASO DI ROMA Relatore Prof. Renato Funiciello Correlatore Candidata Prof.ssa Rossella Nocera Giorgia Urru Coordinatore del Dottorato Referi Prof. Domenico Cosentino Prof. Mattia Crespi Dott. Guido Giordano Sommario 1. PREMESSA……………………………………………………………… 1 PARTE PRIMA 2. LA PERICOLOSIT À GEOLOGICA NELLE AREE URBANE……...3 2.1 L’ INCREMENTO DEMOGRAFICO , IL PROCESSO DI URBANIZZAZIONE E I RISCHI NATURALI …………………………………………………………………………...3 2.2 LE AREE URBANE E I RISCHI NATURALI ………………………………………………7 2.3 LE PERICOLOSITÀ GEOLOGICHE NELLA CITTÀ DI ROMA………………………….22 2.3.1. Urbanizzazione e condizioni geologiche…………………………………….....22 2.3.2 I terreni di riporto……………………………………………………………….29 2.3.3 Pericolosità sismica……………………………………………………………..33 2.3.3.1 Fenomeni di amplificazione sismica ………………………………………..35 2.3.4 Pericolo di crollo per cavità antropiche……………………………………........37 2.3.5 Pericolosità idrogeologica………………………………………………………39 2.3.6 Pericolosità di subsidenza geotecnica e cedimenti……………………….......…41 2.3.7 Rischio vulcanico e Gas Hazard………………………………………………...42 2.4 PERICOLOSITÀ GEOLOGICA ED ISTITUZIONI ……………………………………….44 3. METODOLOGIA…………….....……………………………………....46 3.1 LE BANCHE DATI TERRITORIALI E I SISTEMI INFORMATIVI GEOGRAFICI ………..49 4. IL MODELLO DELLA REALT À……………………………………...57 4.2 LA STRUTTURA DEI DATI DEL SOTTOSUOLO ………………………………………..61 4.2.1 Le entità…………………………………………………………………………63 4.2.2 Le relazioni………………………………………………………………..…….81 4.2.3 Le Interrogazioni………………………………………………………………..86 4.3 IL MODELLO LOGICO E L ’AMBIENTE GIS …………………………………..……...89 4.4 MODELLO FISICO E L ’INSERIMENTO DEI DATI ………………………………...…100 - 1 - 4.4.1 Eterogeneità e complessità dei dati raccolti………………………….……….101 4.4.1.1 Dati di sondaggio ………………………………………………………...103 4.4.1.2 Dati sulla geologia di superficie ………………………………………....105 4.4.1.3 Dati topografici storici… ………………………………………………....106 4.4.1.4 Dati topografici attuali ……………………………………………………106 4.4.1.5 Dati sulle cavità …………………………………………………………...106 4.4.1.6 Dati sull’urbanizzato …………………………………………………...…107 4.4.2 Il sistema di riferimento e la proiezione cartografica……………...…………107 4.4.2.1 Problemi di georeferenziazione …………………………………………...109 PARTE SECONDA 5. APPLICAZIONI……………………………………………………….112 5.1 PERICOLOSITÀ GEOTECNICA SISMICA E MICROZONAZIONE ……………………..117 6.INQUADRAMENTO GEOLOGICO…….……………….…………...122 6.1 EVOLUZIONE PALEOGEOGRAFIA ED EUSTATISMO …………………………..……124 6.2 IL VULCANISMO LAZIALE …….……………………………………………………129 6.3 STRATIGRAFIA ………………………………………………………………….....133 6.3.1 UNITÀ PRE -VULCANICHE DI AMBIENTE MARINO ………………………………...135 6.3.2 UNITÀ PREVULCANICHE DI AMBIENTE CONTINENTALE …………………...……..136 6.3.3 UNITÀ VULCANICHE , SINVULCANICHE E VULCANOCLASTICHE ………….............138 6.3.4 UNITÀ ALLUVIONALI E DEPOSITI RECENTI ………………………………………141 7. INQUADRAMENTO GEOMORFOLOGICO ED IDROGEOLOGICO ………………………………………………………………………………………….143 7.1 CENNI SULL ’ASSETTO IDROGEOLOGICO…………………………………………..145 8. CARATTERIZZAZIONE GEOLOGICO-TECNICA DELLE PRINCIPALI UNIT À LITOTECNICHE……………………………148 8.1 CARATTERISTICHE GEOTECNICHE DELLE UNITÀ PRE -VULCANICHE …………..…148 8.2 CARATTERISTICHE GEOTECNICHE DELLE PRINCIPALI UNITÀ VULCANICHE ……..149 8.3 CARATTERISTICHE GEOTECNICHE DELLE ALLUVIONI OLOCENICHE …………....151 - 2 - 8.3.1 Depositi alluvionali della valle del Tevere…………………………………….151 8.3.2 Depositi alluvionale dei Fossi…………………………………………………153 9. CASE HISTORIES…………………………………………………….154 9.1 IL FOSSO DELLE ACQUE MARIANE (P ORTA METRONIA )………………………....156 9.1.1 Morfologia e cartografia storica…………………………………………….…159 9.1.2 Informazioni del sottosuolo…………………………………………………....161 9.1.2.1 La scelta del modello digitale del suolo …………………………………….163 9.1.2.2 I dati stratigrafici …………………………………………………………...170 9.1.2.3 I dati geotecnici …………………….…………………………………….…172 9.1.2.3 I dati piezometrici …………………………….…………………………….175 9.1.3 Interpretazione stratigrafica……………………………………………………176 9.1.3.1 Ricostruzioni delle superfici stratigrafiche ………………..……………….181 9.1.4 Caratterizzazione dinamica dei terreni…….…………………………...………185 9.2 IL FOSSO DI GROTTA PERFETTA …………………………………..………………190 9.2.1 Morfologia e cartografia storica……………….………………………………..191 9.2.2 Informazioni del sottosuolo…………………………………………………….193 9.2.2.1 Dati ed interpretazione stratigrafica ………………………………………..194 9.2.2.2 Caratterizzazione geotecnica in condizioni statiche ………………….…….200 9.2.3.3 Caratterizzazione geotecnica in condizioni dinamiche ………………….….203 PARTE TERZA 10. DISCUSSIONE……………………………………..…………………207 10.1 LA MODELLIZZAZIONE DELLA REALTÀ E IL SISTEMA INFORMATIVO GEOGRAFICO ……………………………………………………………………………………..207 10.1.1 Il progetto sviluppato e le istituzioni………………………………………….210 10.2 LA RISPOSTA DINAMICA DEI TERRENI ALLUVIONALI IN RIVA SINISTRA …………212 10.3 I DUE FOSSI A CONFRONTO : CONSIDERAZIONI GEOLOGICHE , GEOTECNICHE E LA PERICOLOSITÀ INCIDENTE SUL TERRITORIO STUDIATO …………………...…217 11. APPLICAZIONE IN WEBGIS………………………………………225 11.1 Mapserver ……………………………………………………………………….225 11.2 L’applicativo su Roma: il progetto di Dottorato ……………………………...226 12. CONCLUSIONI………………………………………………………236 - 3 - 12.1 PRINCIPALI RISULTATI OTTENUTI ……………………………………………..…236 10.2 LIMITI E POTENZIALITÀ DELLA METODOLOGIA PROPOSTA : SVILUPPI FUTURI ……………………………………………………………………………..239 BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………..i APPENDICE I……………………………………………………………..…I APPENDICE II………………………………………………………...…..III - 4 - 1. PREMESSA Le aree urbane costituiscono per definizione la parte più densamente popolata del pianeta, ospitando circa la metà della popolazione mondiale. Nell’ultimo secolo, inesorabilmente e molto rapidamente, le aree urbane hanno esteso i loro confini ben oltre i centri storici cittadini per rispondere alle esigenze dettate dall’incremento demografico. Tale realtà comporta implicazioni non solo socio-economiche, ma crea nuove problematiche ambientali e nuove pericolosità che le amministrazioni locali devono sempre più prontamente affrontare. In questa ottica lo studio e la ricerca su vari aspetti e criticità connesse alla pericolosità geologica in senso lato diventano di essenziale ausilio al lavoro di prevenzione e mitigazione degli eventi naturali durante la pianificazione territoriale. Da diversi decenni si moltiplicano gli studi relativi alla valutazione dei fattori di pericolosità geologica incidenti sulle maggiori aree metropolitane italiane e del mondo, diventando un tema fondamentale per un corretto approccio agli interventi e alla gestione del territorio. In tale contesto si inserisce il progetto descritto in questa Tesi di Dottorato, nel quale lo studio della pericolosità geologica in ambito urbano è stato affrontato in modo multidisciplinare ed integrato. Il duplice obiettivo del presente Progetto di Ricerca si compone: (i) della definizione concettuale dei parametri che permettono di valutare le differenti pericolosità geologiche presenti in aree di urbanizzazione secolare, e (ii) della proposta di uno schema logico di relazioni che permettano di estrarre informazioni utili a delineare un quadro geologico-geotecnico organico e completo rispetto alla tipologia di pericolosità da investigare. La tesi si sviluppa in tre parti. La prima parte illustra la fase metodologica, con la definizione degli strumenti utili allo studio della pericolosità geologica; la seconda parte presenta le applicazioni finalizzate alla validazione della metodologia proposta e alle possibilità di analisi; infine, la terza parte raccoglie e riassume i risultati ottenuti, valutando limiti e potenzialità della metodologia. Nella parte metodologica vengono descritti i concetti fondamentali che hanno condotto dapprima all’ideazione e poi alla costruzione ed implementazione di un sistema informativo territoriale in grado di raccogliere, gestire ed elaborare le principali informazioni geologico-geotecniche derivanti da indagini del sottosuolo, da rilevamenti di superficie e da restituzioni cartografiche. 1 In seguito, si è validato il sistema informativo attraverso la sua applicazione al contesto urbano della città di Roma, la quale costituisce un eccellente banco di prova per testare la bontà del percorso intrapreso. La sua storia millenaria così strettamente connessa alla sua peculiare storia geologica, il suo sviluppo urbano intermittente, con periodi di forte espansione demografica-territoriale e con lunghi periodi di stasi e ridimensionamento, le molteplici pericolosità che insistono sul suo territorio e le nuove esigenze trasportistiche a cui la città è chiamata, fanno sì che le nuove sfide ingegneristiche necessitino sempre più di una maggiore comprensione, valutazione e dettaglio dal punto di vista geologico. Per esemplificare il contributo del geodatabase progettato allo studio della pericolosità geologica sono state scelte due paleovalle, oggi sepolte dalla coltre dei terreni di riporto ed intensamente urbanizzate: la paleovalle del Fosso delle Acque Mariane in prossimità del Centro Storico, e la paleovalle corrispondente al Fosso di Grotta Perfetta, area di recente espansione, entrambe alla sinistra idrografica del Fiume Tevere dominata durante l’Olocene da una sedimentazione fluviale arricchita dagli apporti di materiale vulcanico e vulcanoclastico del complesso Vulcano Laziale (De Benedetti et alii 2008) e di materia organica (Campolunghi et alii 2006). I due Fossi sono sostanzialmente differenti