Geo-Conservazione - GEOSINIS

Dott. Geol. Domenico MARINO
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Geo-Conservazione

Geositi
Lo scopo della Geoconservazione è la tutela del patrimonio geologico cioè dei Geositi.
Per assolvere a tale scopo è importante promuovere: una cultura geologica della prevenzione, la sensibilizzazione ad un uso più sostenibile delle risorse naturali non rinnovabili, l'educazione alla sostenibilità ambientale per rafforzare cambiamenti nelle conoscenze e negli stili di vita.
Secondo vari Autori (Reynard et al., 2005; Hose, 2012) la Geoconservazione comprende l'insieme di tutte quelle disposizioni legislative, strumenti amministrativi, misure e tecniche di analisi, gestione e valutazione, comprensive di eventuale recupero e riqualificazione, che hanno come obiettivo la protezione del patrimonio geologico dal degrado, deterioramento e perdita.
Urge promuovere non solo una cultura geologica della prevenzione, ma anche sensibilizzare ad un uso più sostenibile delle risorse naturali non rinnovabili. Contestualmente, l’educazione alla sostenibilità ambientale, come sottolineato dall’UNESCO (2006), nell’ambito del Decennio delle Nazioni Unite per l’Educazione allo Sviluppo Sostenibile (2005-2014), è una delle forze più effi caci per generare dei cambiamenti nelle conoscenze e stili di vita. Tutto ciò è coerente con quanto affermato a Rio+20 nella Conferenza delle Nazioni Unite sullo Sviluppo sostenibile (Rio de Janeiro, 20- 22 giugno 2012).
A garanzia dei più importanti principi in tema di tutela ambientale (sviluppo sostenibile, precauzione, sussidiarietà e leale collaborazione, diritto di accesso alle informazioni ambientali e di partecipazione) anche la Commissione Europea ha elaborato diversi documenti strategici, tra i quali vi è la “Strategia Europea 2020” per una crescita intelligente, sostenibile ed inclusiva.
La “Geoconservazione”, disciplina emergente nel campo delle Scienze della Terra, è da collegare a questa responsabilità sociale verso un uso più responsabile delle risorse del pianeta. In particolare, essa è più focalizzata sulla gestione di quegli elementi geologici di eccezionale valore scientifico, educativo, turistico o culturale.

Obiettivi e principali settori di azione e di ricerca della Geoconservazione (modificato da Henriques et al., 2011)

Geoonservazione di base

Geoconservazione applicata

Applicazioni di tecniche per la Geoconservazione

Obiettivi

Classificazione e conoscenza del Patrimonio geologico della Terra

Conservazione e tutela del patrimonio geologico della Terra

Valutazione e valorizzazione del Patrimonio geologico

Principali campi di azione e ricerca

  • Approvare obiettivi e metodi, produzione e validazione delle conoscenze;

  • Realizzare inventari e procedure di valutazione sull'implementazione e successiva conservazione, valutando e monitorando il patrimonio geologico

  • Stabilire relazioni con altre discipline di Scienze della Terra con un approccio interdisciplinare ed olistico;

  • Provvedere ad una conoscenza rilevante ed integrarne il significato con altre discipline, specialmente Geografia e Geologia (incluso la Geologia Ambientale)

  • Adoperare e produrre specifiche conoscenze di natura tecnica, permettendo così di stabilire forti connessioni con la società;

  • Portare aventi una produzione di materiali, metodologie e/o servizi scientifici utili per la società.

Tutte le azioni che turbano gli equilibri naturali di un ammasso naturale, quale può essere un versante, una parete rocciosa, una volta di cavità sotterranee, provocandone lo spostamento sotto l’azione della gravità, costituiscono le cause dei fenomeni franosi.
Queste possono essere distinte in:
a) Cause strutturali o predisponenti;
b) Cause occasionali o determinanti che possono ulteriormente essere distinte in naturali ed artificiali.
Le cause strutturali o predisponenti sono quelle connesse ai fattori geologici, morfologici, idrogeologici, quali la forma e le dimensioni dei corpi geologici, i rapporti con quelli adiacenti, i tipi litologici, la giacitura degli strati, lo stato di fratturazione, l’alterazione delle rocce, la permeabilità, la pendenza, ecc...
Le cause occasionali o determinanti sono quelle che determinano l’alterazione degli equilibri naturali, in conseguenza alla sfavorevole combinazione di più fattori.
In generale l’equilibrio può essere alterato da aumento del peso specifico apparente, da aumento del carico, da aumento dell’acclività, da sollecitazioni dinamiche (sisma, traffico, lavori edili di escavazione non manuale), da variazioni delle pressioni neutre, da diminuzione della coesione o da dimunzione dell’attrito tra zona alterata e substrato roccioso oppure al contatto stratigrafico o tettonico, tra corpi geologici, ecc.. (Cascini, Versace, 1987; Esu, 1973; govi et alii, 1985; Paoliani, Santoro, 1980).
Le conseguenze di queste azioni si traducono in aumento delle tensioni tangenziali o in diminuzione delle resistenze al taglio. Gli incrementi delle tensioni si realizzano mediante la modificazione della geometria dell’ammasso, per erosione naturale o scavi artificiali, con la costruzione di manufatti o con l’incremento delle pressioni neutre, a loro volta condizionate da azioni sismiche.
Nel caso degli scavi gli incrementi delle tensioni possono innescarsi in corrispondenza di discontinuità preesistenti come la fratture dell’ammasso.
Nel caso delle grotte le cause strutturali o predisponenti sono identificabili principalmente nei seguenti fattori:
-  giacitura degli strati - la giacitura a franapoggio degi strati inducono sulla volta e sulle pareti del cavo ulteriori pressioni che vanno a sommarsi a quella geostatica;
-  presenza di fratture nell’ammasso – rappresentano zone di debolezza dove le resistenze si annullano a favore delle condizioni di rottura;
-  caratteristiche geotecniche dell’ammasso.
Le cause occasionali o determinanti vanno riconosciute nelle condizioni al contorno sfavorevoli rispetto a quelle strtturali:
- Scavo della grotta – gli scavi nel sottosuolo inducono sollecitazioni al contorno e la conseguente alterazione dei parametri  di resistenza intrinseci;
- Infiltrazioni occasionali di acqua - in occasione di eventi pluviometrici abbondanti attraverso discontinuità nel manto stradale o nella rete fognante, aumentano il grado di saturazione e le pressioni neutre con una diminuzione delle tensioni efficaci nei terreni;
- Azioni dinamiche (vibrazioni) – indotte da
▪ traffico autoveicolare - (soprattutto autocarri);
▪Lavori edili di scavo per la realizzazione ed eventuale manutenzione  dei sottoservizi;
- Carichi permanenti – i fabbricati trasmettono carichi ai terreni di fondazione con incremento delle sollecitazioni  nel caso in cui nel sottosuolo vi siano vuoti.
- Carichi accidentali – quelli trasmessi dai veicoli in transito (soprattutto quelli più pesanti) incrementano l’aliquota della tensione geostatica.
Le sollecitazioni indotte nel sottosuolo dall’azione combinata dei suddetti fattori possno determinare condizioni al contorno favoreli al possibile innesco di fenomeni di dissesto idrogeologico quali appunto il crollo nelle volte delle grotte.
Le vibrazioni indotte da traffico veicolare o lavori edili di scavo con mezzi meccanici possono causare disagio ed, in alcuni casi, anche danni ai manufatti.
L’insorgenza di danni è correlata alla “sensibilità” dei fabbricati e delle strutture in generale alle vibrazioni, ovvero alla resistenza degli elementi strutturali ed architettonici e delle fondazioni.
Per perseguire i principi di Geoconservazione e di Geovalorizzazione dei Geositi e dei Geoarcheositi è indispensabile che gli enti preposti alla pianificazione territoriale e trutistica, ne riconoscano innanzitutto l'interesse pubblico e li inseriscano in un programma di tutela, gestione e riqualificazione, con particolare attenzione sia al patrimonio geologico sia a quello antropico in quanto depositari di valori scientifici, ambientali, culturali e turistico-ricreativi, garantendone la conservazione anche attraverso provvedimenti specifici diretti ad impedirne il degrado, la distruzione, l'ostruzione, il danneggiamento, il deturpamento e l'inquinamento, al fine di permetterne la corretta fruizione.
Il Paesaggio è in generale un insieme complesso di forme geometriche di natura geologica e geomorfologica. I rilievi montuosi e collinari si alternano con le valli e le depressioni morfologiche in generale fra forme concave, convesse, rettilinee, pianeggianti, ripide, regolari, irregolari, ecc..
Uscendo dalla vita quotidiana, dalle mura cittadine, tutte queste forme ci vengono incontro ma ormai sono così familiari ai nostri sensi che non ci poniamo neanche il problema di quale sia la loro origine e perchè sono così differenti fra loro.
I motivi della diversità discendono dalla storia geologica e dall'evoluzione geormofologica del territorio. Ogni affioramento geologico è caratterizzato da rocce diverse.
Soprattutto in ambito della Catena Appenninica le rocce si rivelano a vario grado deformate, interrotte, sovrapposte a causa di movimenti tettonici che dal Pleistocene hanno di fatto costruito l'attuale edificio appenninico insieme al contribuito delle azioni modellatrici operate dagli agenti atmosferici.
Se pensiamo che l'ambiente fisico in cui noi viviamo sia stato sempre così come oggi lo osserviamo, faremmo un grande errore perchè la Terra è un sistema dinamico in continua trasformazione a causa di agenti modellatori quali le eruzioni vulcaniche, i terremoti, le inondazioni e gli allagamenti, le frane, le mareggiate, gli stessi movimenti delle placche tettoniche, che possono agire a piccola o a grande scala ora in maniera veloce e improvvisa, ora in maniera lenta e continua.
Quindi sostanzialmente le forme del paesaggio dipendono dall'azione modellatrice delle forze endogene che si originano all'interno della terra e provocano la formazione delle catene montuose, dei terremoti e delle eruzioni vulcaniche, e delle forze esogene che hanno origine all'esterno della superficie terrestre attraverso l'azione del vento, delle piogge, del ghiaccio, del moto ondoso, delle correnti fluviali.
Mentre le forze endogene tendono a costruire il paesaggio, al contrario le forze esogene tendono a demolirlo.
                  
                  



Processi Modellatori
Tettogenesi - forze endogene



Morfogenesi - forze esogene
Erosione e Deposizione


Frane


        
Con il passare del tempo il paesaggio evolve da uno stato di giovinezza, coincidente con il massimo sollevamento tettonico, passando per uno stato di maturità, rendendo lo stesso paesaggio più articolato con un reticolo idrografico più ramificato, fino ad uno stato di senilità in cui il paesaggio tende allo spianamento derivante dal continuo smantellamento dei rilievi.
 
Fasi evolutive del paesaggio


Tecniche di Conservazione
        
L'azione di conservazione si deve basare sulla informatizzazione partendo dal censimento e rilievo capillare delle caratteristiche tipologiche, geometriche e e strutturali da raccogliere a mezzo di un sistema GIS che ne permetta la classificazione, e ne metta in risalto le eventuali criticità.
        
Parallelamente alla informatizzazione è necessario adottare misure di prevenzione e protezione dai fenomeni di instabilità, derivanti dall'effetto dell'energia di rilievo sul versante esposto che permettano allo stesso tempo di preservare il patrimonio ambientale e paesaggistico.
        
        
Per mitigare gli effetti dell'energia del rilievo è necessario intervenire nell'ambito dell'alveo fluviale e dei fossi dai quali si innescano i fenomeni di scalzamento al piede, e sulle sponde stesse che vengono tra l'altro attaccate dai fenomeni di ruscellamento sia incanalato sia areale. Per assicurare la compatibilità ambientale è consigliabile adottare le tecniche dell'Ingegneria Naturalistica con opere di tipo idraulico-forestali.
        
Gli interventi in alveo possono riguardare due tipi di soluzioni:
1. rettifica del profilo idraulico dei fossi;
2. protezione delle sponde del talweg.
Con la rettifica del profilo idraulico si favorisce l'azione compensatrice tra erosione e deposito dei materiali trasportati riducendo di fatto l'azione di scalzamento al piede del versante.
Per la rettifica del profilo si possono adottare come tipologia di intervento idraulico-forestale le briglie vive in legname e pietrame.

- Briglie vive in legname e pietrame
        

La protezione delle sponde mira a creare una discontinuità tra le acque di fondoalveo e le sponde stesse evitando l'innesco di frane su tutto il versante per scalzamento al piede.
Come tipologia di intervento idraulico-forestale si possono adottare le scogliere rinverdite, realizzata con l’impiego di grossi massi disposti irregolarmente lungo la scarpata dal basso verso l’alto e contemporanea messa a dimora di talee di salice inserite nelle fessure tra i massi stessi, oppure Materassi spondali in rete metallica rinverditi cioè Moduli prefabbricati in rete metallica zincata, con spessore di 20 - 30 cm, rivestiti nella parte superiore con geostuoia o biofeltri, riempiti con materiale inerte e assemblati con punti metallici in acciaio zincato in modo tale da costituire una struttura monolitica.

- Scogliera rinverdita


-Materassi spondali in rete metallica

Per la regimazione idraulica delle acque di ruscellamento incanalate si possono adottare come tipologia di intervento idraulico-forestale le canalette in terra ovvero le canalette in legname e pietrame che si possono installare in corrispondenza di pendenze elevate.

- Canalette in legname e pietrame

Per quanto riguarda la protezione del versante dall'erosione areale e dagli smottamenti localizzati si possoono adottare le seguenti tipologie di opere idraulico-forestali:

- Palizzate


- Disposizione delle palizzate sui versanti


- Palificata di sostegno ad una parete


- Palificata di sostegno a doppia parete


- Viminata viva seminterrata


- Palizzata viva

        
Per la protezione delle pareti in terra si può adottare la tecnica che prevede il rivestimento vegetativo mediante grate vive oppure mediante reti metalliche zincate con biostuoie.


- Grate vive
Per la protezione da crolli e da infiltrazione d'acqua all'interno delle grotte è necessario eseguire una classificazione del grado di fratturazione e verificare le caratteristiche geotecniche dei litotipi che le caratterizzano mediante prove di laboratorio.
Gli interventi da adottare in ogni caso saranno volti al miglioramento delle caratteristiche fisiche e meccaniche dei terreni. Tra questi si può adottare la tecnica delle iniezioni che consiste nell'iniettare nella volta e sulle pareti delle miscele atte a:
  • ridurre la permeabilità;
  • aumentare la resistenza al taglio;
  • diminuire la compressibilità;
  • permeare i vuoti del terreno e/o le cavità e fessure delle rocce.
Le miscele iniettate sono fondamentalmente di due tipi:
a) “sospensioni”, formate da particelle solide di varia natura (terreno, cemento, emulsioni di asfalto o altro) ed acqua;
b) “soluzioni”, formate da sostanze chimiche (organiche ed inorganiche).
L’iniezione di “sospensioni” è generalmente usata nei terreni e negli ammassi rocciosi caratterizzati da valori della permeabilità medio- alti, mentre le iniezioni di emulsioni di asfalto sono impiegate per trattare terreni a granulometria più fine, quali sabbie e limi, e rocce con ampiezza delle fessure fino a 10 mm.
I trattamenti con soluzioni chimiche sono usati per la permeazione, il consolidamento e l'impermeabilizzazione dei terreni a grana fine, quali sabbie medio-fini e limi.
I tipi di soluzioni attualmente disponibili per questo tipo di trattamento sono vari. Quelli più comunemente usati comprendono:
- Soluzioni di silicato di sodio e di un reagente, che può essere costituito da cloruro di calcio (metodo Joosten 1925) o da acetato di etile (metodo Soletanche,1957), iniettati a bassa pressione (10 bar) nel terreno con formazione di un “ gel di silice”;
- Iniezioni di resine organiche diluite con acqua, caratterizzate da viscosità molto bassa all’attto della iniezione che successivamente polimerizzano per mezzo di un catalizzatore, solidificando in una massa molto resistente ed impermeabile;
- Soluzioni bituminose;
- Sistemi combinati di soluzioni diverse.
L'iniezione delle miscele consolidanti viene fatta attraverso i fori di perforazione, utilizzando apposite attrezzature di perforazione e speciali pompe. Negli ammassi rocciosi, prima di procedere a questo trattamento, si eseguono le prove “Lugeon” per determinare il valore della permeabilità in sito. Generalmente il trattamento di iniezione è efficace per valori di permeabilità maggiori di 10 Lugeon (1 Lugeon = 1,3 x 10-5 cm/s).
Le tecniche di iniezione in terreni e rocce in molti casi consentono di eseguire delle opere di ingegneria civile o di sistemazione dei versanti instabili, limitando al minimo il danno ambientale in aree molto spesso di elevato pregio paesaggistico e culturale.
Le soluzioni chimiche iniettate possono avere degli effetti negativi indesiderati sull'ambiente, connessi soprattutto alla loro possibile corrosività e tossicità. Per tali motivi recentemente sono state introdotte delle miscele formate da cementi microfini, in grado di penetrare terreni a bassa permeabilità, senza ripercussioni sull'ambiente.
Questo trattamento è anche impiegato per il consolidamento di strutture portanti di edifici civili o di infrastrutture dissestati, trova applicazione negli interventi di sistemazione dei versanti, soprattutto in quelli che riguardano la stabilizzazione di pareti rocciose instabili.
Ove possibile ad integrazione dei predetti interventi od in alternativa, all'interno si può optare sia per il rivestimento delle pareti direttamente con muratura di mattoni o pietrame sia applicando spritz-beton con rete metallica ancorata alla parete sabbiosa.
    







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