La falesia delle «acque dolci» di Monte Argentario: modellazione cinematica di caduta massi e progettazione delle opere di difesa

3) Inquadramento geologico e geomorfologico

L'area affetta dai fenomeni di crollo litoide si inserisce in un più ampio contesto geologico geomorfologico contraddistinto dalla considerevole diffusione di depositi detritici quaternari cui si associa la notevole ricorrenza di morfologie di versante connesse a processi gravitativi profondi e superficiali (Grauso e Zarlenga, 1991).

L'insenatura delle "Acque Dolci" si sviluppa, in modo particolare, a spese di una potente successione sedimentaria quaternaria che raggiunge almeno i 100 m di potenza complessiva. L'intera sequenza stratigrafica affiora proprio in corrispondenza della falesia delle "Acque Dolci" ed è costituita da diversi termini litologici che comprendono, dal basso verso l'alto:

• 
  brecce calcaree ben cementate;
  
• 
  sabbie siltoso ghiaiose, da bruno-giallastre a bruno-rossastre, debolmente cementate;
  
• 
  brecce calcaree a cementazione parziale e irregolare, localmente ricche di matrice sabbioso limosa bruno rossastra, normalmente poco addensate.
  

In corrispondenza della falesia delle Acque Dolci affiorano le tre unità litologiche identificate. In particolare alla base del versante sembrano coesistere, con passaggi laterali irregolari le prime due unità, presenti nell'intervallo altimetrico 0 30 m. Superiormente affiora una fascia costituita sostanzialmente dalla facies sabbioso pelitica della seconda unità che origina un tratto di versante abbastanza omogeneo e continuo, compreso tra le quote 30 70 m. Nella parte sommitale della falesia (70 100 m) affiorano infine le brecce calcaree scarsamente cementate che danno luogo a paretine subverticali e anche a tratti localmente aggettanti.

Nel settore nord orientale, alla base della falesia, è presente un ulteriore deposito quaternario, molto più recente, rappresentato da materiale sciolto ghiaioso sabbioso e ghiaioso pelitico di origine torrentizia ed età verosimilmente olocenica. Il deposito corrisponde al conoide detritico descritto precedentemente.

I sedimenti hanno una cospicua componente ghiaioso-ciottolosa, con elementi sub arrotondati immersi in una matrice bruna sabbioso pelitica.

La successione quaternaria più antica affiora in pratica dal livello del mare (falesia detritica del promontorio che si sviluppa all'estremità SO della spiaggia) sino al coronamento della scarpata principale dove affiorano le brecce a cementazione irregolare. Sono proprio questi materiali che, per effetto dei fenomeni di crollo e/o ribaltamento, in corrispondenza delle pareti rocciose superiori, tendono a venire mobilizzati lungo il pendio, giungendo sino alla spiaggia.

La classificazione litologica desunta con il rilevamento di campagna, con riferimento anche ai caratteri topografico geomorfologici dei diversi tratti di versante, è stata utilizzata come elemento di base per la zonazione geomeccanica.

4) Processi gravitativi e frane di crollo

L'analisi geomorfologica mette in evidenza lo stato di erosione accelerata in cui si trova attualmente la falesia delle Acque Dolci: processi gravitativi di varia tipologia (dilavamento superficiale concentrato, colate scorrimenti superficiali, crolli di roccia e ribaltamenti) interessano le diverse porzioni della scarpata in funzione della natura dei materiali coinvolti e della geometria variabile del pendio.

L'insieme di tali processi determina il progressivo arretramento della scarpata principale, in modo particolare con distacchi di blocchi isolati o collassi di limitate porzioni di roccia a partire dal coronamento costituito dalle brecce calcaree.
Eventi franosi di questo tipo sono ampiamente documentati da piccole nicchie di distacco recenti con superfici di alterazione bruno giallastre, ben distinguibili dall'ammasso roccioso a superfici grigie.

Analogamente, distacchi di blocchi isolati sono testimoniati dai volumi rocciosi calcarei presenti sul litorale sabbioso, alcuni dei quali anche al di sotto del livello medio mare. I blocchi calcarei presenti sulla spiaggia, che sono stati appositamente rilevati e cartografati (fig. 3), hanno volumetrie variabili tra 0.05 e 1.35 m³. I blocchi calcarei isolati confermano che la spiaggia può essere raggiunta da volumi rocciosi mobilizzati da crolli litoidi originatisi dalla falesia soprastante.

In prossimità del coronamento della falesia, nell'intervallo altimetrico 80 100 m, esiste una vistosa fessura di trazione, molto continua, indotta dalla progressiva deformazione delle porzioni rocciose più elevate. La fessura si trova ad una distanza di alcuni metri dal ciglio della scarpata e raggiunge una larghezza di 10 30 cm. Alla base del versante principale risultano invece assenti veri e propri coni di frana dovuti a crolli di roccia recenti di una certa entità (1.000 - 10.000 m³).
Dissesti riconducibili alla tipologia mista di scorrimento colata (slump earthflow) caratterizzano le porzioni inferiori della falesia (intervallo altimetrico 25 50 m) dove affiorano le sabbie siltoso ghiaiose debolmente cementate. Si tratta in questo caso di movimenti superficiali di materiale prevalentemente incoerente, particolarmente evidenti all'estremità meridionale del terrazzamento mediano.


Fig. 3 - Distribuzione planimetrica dei blocchi calcarei (n=27) rilevati sulla spiaggia.
Nella stessa zona sono pure presenti fenomeni di erosione accelerata dovuti al ruscellamento concentrato indotto dalle acque libere provenienti dal cunettone di drenaggio che fiancheggia la strada di accesso alla spiaggia. La fuoriuscita delle acque non controllate determina il rapido arretramento per erosione del versante inferiore, a diretto contatto con la spiaggia delle Acque Dolci.

5) La zonazione geomeccanica

La simulazione dei fenomeni di discesa dei blocchi mobilizzati da locali rotture delle pareti rocciose necessita di una zonazione geomeccanica delle diverse parti del versante, che tenga conto delle reali differenziazioni topografico geomorfologiche e litologiche.

Fig. 4 - Rappresentazione a curve di livello della falsesia e della spiaggia delle Acque Dolci.

La base topografica è stata ricavata dal rilievo aerofotogrammetrico al 2.000 della fascia costiera del Monte Argentario. I dati dell'area in esame, elaborati tramite il programma SURFER, hanno consentito di ottenere il modello tridimensionale dell'area (DTM = Digital Terrain Model). La topografia dell'area di studio è stata rappresentata sia con la raffigurazione convenzionale a curve di livello (fig. 4), sia con visioni prospettiche ottenibili mediante il DTM (fig. 5).

Fig. 5 - Visione prospettica a maglie dell'area ottenuta con Digital Terrain Model
L'area rilevata in dettaglio corrisponde ad un settore circa quadrato di lati pari a 180x184 m.

Quest'area, con una superficie di 33.120 m², è stata suddivisa a sua volta con un reticolo di riferimento formato da 280 maglie quadrate di 2 m di lato.

I parametri geomeccanici richiesti dai modelli di calcolo adottati dipendono sostanzialmente dalle caratteristiche topografiche e litologiche, oltre che dalle effettive condizioni di propagazione del moto.

Essi riguardano prevalentemente la conoscenza della capacità di restituzione dell'energia del terreno sia in fase di urto, sia in fase di rotolamento dei massi.

Si devono quindi definire i parametri geomeccanici da associare ad ogni singola parcella della maglia in cui è stato diviso il terreno: il fattore di restituzione normale (R_N) cioè la quota parte della componente normale dell'energia che viene conservata cambiata di segno dopo l'impatto, il fattore di restituzione tangenziale (R_T), cioè la frazione della componente tangenziale dell'energia, il coefficiente di attrito di rotoscivolamento (TAN ) che permette di calcolare la dissipazione di energia nelle condizioni di moto misto nei tratti non percorsi in volo libero.
La zonazione geomeccanica messa a punto per la falesia delle Acque Dolci (fig. 6) tiene conto delle diverse situazioni litologico topografiche utilizzando come "unità omogenee", dal punto di vista geomeccanico, le celle quadrate di 2 m di lato del reticolo topografico di riferimento. In questo modo è stato possibile associare ad ogni singola cella i valori dei parametri geomeccanici caratteristici attribuiti. Le dimensioni ridotte delle celle (4 m²), sono risultate del tutto adeguate alla scala generale del problema consentendo una modellazione di det­taglio di natura effet­tivamente tridimen­sionale.


Fig. 6 - Zonazione geomeccanica con diverse unità utilizzate per le simulazioni cinematiche.
Le diverse unità geomeccaniche ed i relativi parametri ca­ratteristici sono rias­sunti nella Tab. 1.

UNITA' GEOMECCANICHE	RN	RT	rol	TAN 
UG1	0.40	0.90	20°	0.36
UG2	0.25	0.85	25°	0.47
UG1	0.40	0.90	20°	0.36
UG3	0.15	0.60	30°	0.58
UG4	0.03	0.30	35°	0.70
UG5	0.00	0.00	63°	2.00

Tab. 1   Unità Geomeccaniche (UG) e parametri caratteristici della zonazione effettuata nell'area della falesia delle "Acque Dolci"
Sono state distinte cinque unità geomeccaniche (UG) fondamentali:
UG1   versante roccioso, con brecce calcaree a grado di cementazione variabile;

UG2   versante detritico, con sabbie siltoso ghiaiose, parzialmente cementate;

UG3   versante detritico, a ghiaie sabbioso pelitiche incoerenti (conoide);

UG4   spiaggia sabbiosa;

UG5   zona litoranea som­mersa.