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Effectiveness of the piles used to reduce the rainfall-induced mobility of active landslides

Troncone Antonello Pugliese Luigi Parise Andrea Conte Enrico
Articolo Immagine
ISSN:
0557-1405
Rivista:
Rivista Italiana di Geotecnica
Anno:
2024
Numero:
1
Fascicolo:
Rivista Italiana di Geotecnica N. 1/2024
DOI:
10.19199/2024.1.0557-1405.025

Efficacia dei pali come riduttori dei movimenti di frane attive per effetto delle piogge

L’installazione di una o più file di pali in pendii instabili è riconosciuta come una misura efficace per la loro stabilizzazione. L’efficacia di una siffatta soluzione progettuale viene solitamente quantificata in termini di un fattore di sicurezza rispetto all’eventuale riattivazione del corpo di frana. Tuttavia, un tale evento potrebbe comunque verificarsi, ad esempio a causa di un significativo innalzamento del livello della falda, come avviene nel caso delle frane attive in argilla durante i periodi piovosi. Sebbene la mobilità di questo tipo di frane venga solitamente impedita o attenuata mediante l’installazione di un idoneo sistema di drenaggio, i pali potrebbero essere dimensionati per svolgere anche una funzione di riduzione dello spostamento della frana durante le fasi di riattivazione. Pertanto, un approccio progettuale più razionale ed economico rispetto al tradizionale metodo dell’equilibrio limite, consiste nell’ammettere il verificarsi, in alcuni intervalli di tempo, di condizioni limite del pendio in presenza dei pali, e nel valutare l’efficacia dell’intervento in termini di spostamenti permanenti accumulati dalla massa di terreno instabile. Gli spostamenti risultanti dovrebbero essere tali da scongiurare il verificarsi di danni alle strutture esistenti e preservare la loro funzionalità. In tale contesto, nel presente articolo è utilizzata una metodologia semplificata per prevedere gli spostamenti di una frana indotti dalle piogge, tenendo conto della presenza di pali. Nello specifico, il metodo proposto utilizza un’equazione di bilancio idrico, per collegare le precipitazioni alle conseguenti variazioni del livello della falda, e un’equazione del moto del corpo di frana, rappresentato mediante un sistema a due blocchi, per mettere in relazione i livelli freatici risultanti con gli spostamenti della frana, portando in conto la resistenza passiva fornita dai pali. In particolare, la forza esercitata dai pali è valutata sulla base della loro disposizione e del possibile meccanismo di rottura, utilizzando alcune soluzioni di uso pratico disponibili in letteratura. Il metodo viene applicato ad alcuni casi di studio per quantificare l’efficacia dei pali nel ridurre la mobilità delle frane e mostrare come lo stesso metodo possa essere utilizzato a fini predittivi. I risultati ottenuti dimostrano che la presenza dei pali può ridurre significativamente i movimenti della frana durante le fasi di riattivazione. L’efficacia dell’intervento dipende principalmente dalla posizione dei pali, in relazione alla superficie di scorrimento, e dalle caratteristiche geometriche e materiali dei pali, che a loro volta influenzano il tipo di meccanismo di rottura che si verifica.

Installing one or more rows of piles in unstable slopes is recognised as an effective measure for their stabilisation. The effect of the presence of the piles on slope stability is usually quantified in terms of a safety factor against a possible reactivation of the landslide. However, such an event might still occur for example owing to a significant raising of the groundwater level, especially for active landslides in clay that are periodically reactivated by rainfall. Although the mobility of this type of landslides is usually prevented or attenuated by suitable drainage systems, the piles could be designed to perform a function of reducing the landslide displacements during the reactivation stages. Therefore, a more rational and economical design approach than the conventional limit equilibrium method, consists in admitting the occurrence in some time intervals of limit conditions of the slope in the presence of the piles, and evaluating the effectiveness of such a stabilising measure in terms of accumulated permanent displacements of the unstable soil mass. The resulting displacements should avoid the occurrence of significant damage and preserve the serviceability of existing structures. In this context, a simplified methodology is employed in the present paper to predict the rainfall-induced movements of landslides in the presence of stabilising piles. Specifically, the proposed method uses a water balance equation to relate rainfall to groundwater level changes, and a motion equation of a two-block system representing the landslide body, to relate the aforementioned changes to the landslide displacements accounting for the passive resistance exerted by the piles. This force is evaluated on the basis of the arrangement of the piles and their expected failure mode, using some practical solutions available in the literature. The method is applied to some case studies to quantify the effectiveness of the piles in reducing the landslide mobility, and to show how this method can be used for predictive purposes. The obtained results demonstrate that the presence of the piles can significantly reduce the landslide mobility during the reactivation stages. Their effectiveness mainly depends on the location of the piles respect to the slip surface and their geometric and material features, which in turn influence the occurring failure mode of the pile.