La frana è il movimento o la caduta di una massa di terreno o roccia sotto l'azione della forza di gravità. Con lo stesso termine ci si riferisce, per metonimia, al materiale coinvolto nel movimento, cioè al corpo di frana.
Le frane possono avere caratteristiche molto diverse tra loro, sia per quanto riguarda il materiale coinvolto e il tipo di movimento, sia per la loro estensione e profondità, sia per la loro velocità e durata. Alcuni esempi di frane sono le colate rapide di detrito o di fango, i crolli di roccia e gli scorrimenti di terreno lenti e profondi. Le frane caratterizzano una grande varietà di ambienti, dall'alta montagna alla collina, finanche lungo falesie costiere e pendii sottomarini.
La forza di gravità è il motore principale di una frana, ma esistono una serie di fattori che possono condizionare un pendio e predisporlo a fenomeni di instabilità e movimenti. Tra questi, possono giocare ruoli importanti l'azione degli agenti atmosferici (ad esempio attraverso la saturazione del terreno e l'erosione superficiale dovuta alle piogge), le variazioni climatiche stagionali (che possono indurre deformazioni e provocare fratture), la sismicità (che può indebolire o fratturare la roccia), così come l'azione dell'uomo (ad esempio attraverso il disboscamento e l'agricoltura intensiva). Generalmente, esiste una causa scatenante che innesca il movimento franoso (come ad esempio una forte pioggia o un terremoto, oppure uno scavo per costruire una strada o un edificio), sebbene non sempre questa sia ben identificabile o unica.
Descrizione
Le frane possono dare luogo a profonde trasformazioni della superficie terrestre, e a causa della loro alta pericolosità, in alcune aree abitate, devono essere oggetto di attenti studi e monitoraggi. Lo scopo dello studio delle frane è quello di essere in grado di prevedere un loro movimento o comunque se non fosse possibile bloccare la caduta del materiale tentare di deviarne o rallentarne la corsa tramite l'utilizzo di particolari strutture di ingegneria naturalistica, oppure, nei casi "inoperabili", approntare Piani di Protezione Civile finalizzati a sgombero preventivo, temporaneo o definitivo.
Per frana o dissesto è da intendersi qualsiasi situazione di equilibrio instabile del suolo, del sottosuolo o di entrambi, compreso fenomeni di intensa erosione superficiale, o fenomeni franosi che interessano i pendii in profondità, tali movimenti sono controllati dalla gravità. I fattori o le cause che producono una frana o un movimento di massa sono molteplici si distinguono in tre tipi: cause predisponenti (ovvero proprie dell'ambiente naturale): natura del terreno, litologia, giacitura, andamento topografico, acclività dei versanti, clima, precipitazioni, escursioni termiche, idrogeologia ecc.; cause preparatrici: disboscamento, piovosità, erosione delle acque, variazione del contenuto d'acqua, azioni antropiche ecc; cause provocatrici: abbondanti piogge, erosione delle acque, terremoti, scavi e tagli ecc;
Spesso movimenti franosi sono conseguenza di situazioni di alto rischio idrogeologico se non di conclamato dissesto idrogeologico che combinano insieme fattori meteorologico-climatici, geologici e antropici.
Parti di una frana In genere una frana è caratterizzata da tre parti: nicchia di distacco; alveo o pendio di frana; accumulo della frana
L'alveo o pendio di frana è quella zona in cui il materiale coinvolto nella frana si trova a una quota inferiore rispetto alla superficie originaria del pendio. La zona di accumulo è quella zona in cui il materiale si trova a una quota superiore rispetto al versante originario. Un'ulteriore divisione prevede di considerare: corona: parte di materiale non coinvolta dal fenomeno immediatamente adiacente alla parte più alta del pendio di frana; testata: parte superiore del terreno franato; scarpate secondarie: superfici ripide all'interno della frana, sintomatiche di movimenti differenziali all'interno del materiale; fratture secondarie: fratture in senso longitudinale o trasversale nel materiale franato. superficie di separazione: superficie che divide il materiale spostato da quello inalterato sottostante;
La massa di terreno coinvolta dal fenomeno viene chiamata materiale mobilizzato e viene comunemente suddiviso in corpo principale (parte del materiale che in seguito al movimento resta nell'alveo della frana) e piede della frana (materiale che si attesta nella zona di accumulo).
Classificazione
Per classificare i vari tipi di frane ci si può riferire al tipo di materiale coinvolto (che può essere suddiviso, ad esempio, in roccia, detrito e terreno) ed al tipo di movimento. Queste due caratteristiche possono essere integrate considerando anche altri aspetti, quali la velocità, la dimensione, e il contenuto d'acqua.Una delle classificazioni più usate è quella di Cruden e Varnes, successivamente aggiornata da Hungr, Leroueil e Picarelli. Questa classificazione suddivide le frane secondo 5 tipi di movimento principali (più la categoria delle frane complesse o composite) e 3 classi di materiali. tipo di movimento tipo di materialerocciadetritoterrenocrollo (fall)crollo di rocciacrollo di detrito crollo di terrenoribaltamento (topple)ribaltamento di rocciaribaltamento di detrito ribaltamento di terrenoscorrimento o scivolamento (slide)rotazionalescorrimento rotazionale di roccia scorrimento rotazionale di detrito scorrimento rotazionale di terrenotraslazionalescorrimento traslazionale di roccia scorrimento traslazionale di detrito scorrimento traslazionale di terrenoespansione laterale (lateral spread)espansione laterale di roccia espansione laterale di detritoespansione laterale di terrenocolata o flusso (flow)flusso di roccia (deformazione gravitativa profonda di versante)colata di detritocolata di terrenofrana complessa o composita (complex)combinazione di due o più tipi nello spazio (diversi tipi di movimento in diverse zone del corpo di frana) e/o nel tempo (evoluzione del movimento da un tipo di frana all'altro)
Frane di crollo: consistono nel distacco improvviso di grosse masse di roccia disposte su pareti molto ripide o scarpate; il movimento iniziale ha come componente principale la caduta verticale verso il basso, finché il materiale non raggiunge il versante ed avere dopo l'impatto rimbalzi e/o rotolamenti. Il crollo si attua quando la resistenza al taglio del materiale lungo una superficie diventa minore del peso proprio del blocco di roccia o terreno identificato da tale superficie. Questi tipi di frane sono caratterizzati da un'estrema rapidità. Il deposito conseguente alla frana è un accumulo al piede del pendio di materiale di diversa dimensione e in funzione delle caratteristiche fisiche del versante si può verificare anche che blocchi di maggiori dimensioni si trovino a notevole distanza dal luogo del distacco. Causa predisponente è l'esistenza di sistemi di fratturazione o scistosità. Cause innescanti sono gli scuotimenti tellurici (terremoti), il "crioclastismo" (ghiaccio nelle fessure), la pioggia, lo sviluppo vegetale di apparati radicolari, lo scalzamento del piede del versante ad opera dell'uomo o naturale (erosione).
Frane di ribaltamento: sono denominate ribaltamenti quelle frane in cui la forza di gravità, la pressione dell'acqua o la spinta dei blocchi adiacenti generino nel terreno o nella roccia un movimento rotazionale secondo un centro di rotazione posto al di sotto del baricentro della massa. Il tipo di deposito che genera è molto simile a quello dei crolli.
Frane di scivolamento: si dividono in base alle caratteristiche geometriche della superficie di scorrimento in movimenti per scivolamento planare o rotazionale: nel movimento planare avvengono principalmente su delle superfici discontinue già inclinate (superfici di strato in successione sedimentaria, di fratturazione o scistosità in rocce metamorfiche) e prevalentemente si verificano su pendii a franapoggio quando gli strati non si riescono a sostenere tramite l'attrito tra le due superfici; nel movimento rotazionale si verificano lungo superfici curve, concave verso l'alto, in materiali coerenti o pseudocoerenti, quando viene superata la resistenza al taglio degli stessi materiali.
Frane per espandimento laterale: queste frane si realizzano in terreni dal particolare assetto geologico in cui materiali caratterizzati da un comportamento rigido sono sovrapposti a materiali dal comportamento plastico. L'espansione laterale è generata dal flusso del materiale plastico sottostante che provoca la progressiva fratturazione del materiale rigido sovrastante.
Frane per colamento: si definiscono colamenti quelle frane in cui la deformazione del materiale è continua lungo tutta la massa in movimento. Nel caso di colamenti in rocce non si può avere una visione immediata della superficie di frana, e oltretutto questi movimenti sono generalmente molto lenti e caratterizzati da processi di scorrimento viscoso. I colamenti in terreni sciolti o detriti (earth flows) sono generalmente molto più facili da vedere in quanto la massa franata assume un aspetto molto simile a quello di un fluido ad alta viscosità. Queste frane si hanno in presenza di saturazione e successiva fluidificazione di masse siltoso-argillose in terreni di alterazione ad opera dell'acqua, la massa fangosa può anche coinvolgere nel suo movimento blocchi rocciosi di altra natura. Collaterali a questa famiglia sono gli episodi di "colamento veloce, o rapido", o più correttamente "frane per saturazione e fluidificazione dei terreni detritici superficiali" (soil slips). Si attivano in genere durante eventi piovosi intensi, con altezze di precipitazione (es.) oltre i 100 mm/ora. In tal caso si presentano in numero elevato, sino a centinaia per km². (valle d'Ossola 08/1978, Langhe piemontesi 11/1994). (Vedi sotto in: Colate rapide di fango)
Smottamenti, si parla di piccole frane di tipo superficiale, composte principalmente di materiali incoerenti o resi tali dall'effetto dell'acqua.
Deformazioni gravitative profonde di versante", o DGPV, sono particolari fenomeni dei quali si è presa esatta coscienza solo negli ultimi decenni
Colate rapide di fango (approfondimento) Le frane da scorrimento-colata rapida di fango avvengono durante prolungati periodi piovosi e si attivano, infine, in concomitanza di eventi meteorici record, è un tipo di frana molto liquida, ed ha origine all'interno del manto di copertura piroclastica (a) o comunque detritica giacente su substrato roccioso (b).
a) I terreni piroclastici (etimologia: fuoco - detrito) si sono depositati nel corso dei secoli durante eruzioni vulcaniche, e in genere sono ancora giacenti su fianchi di apparato vulcanico. Lo scioglimento repentino delle nevi di quota - a causa di imminente eruzione - oppure piogge intense o prolungate, mobilizzano la coltre piroclastica creando un flusso "autoalimentante" che scorre verso valle a grande velocità, avendo massa molto densa fortemente erosiva. Sono famose le colate che si verificano su vulcani giapponesi, ma, soprattutto, su quelli centro americani. (vedi Ecuador, Indonesia, Giappone, vulcano Monte sant'Elena, 1980, USA). Oppure si attivano in terreni vulcanici antichi ove siano presenti valli e fianchi vallivi. (in Italia, vedi Frane di Sarno, Irpinia, 1998)
b) Altri tipi di substrato possono essere i più vari: molto "produttivi sono - in Italia - i terreni terziari e quaternari di origine sedimentaria, meno competenti e più facilmente alterabili in superficie.