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Ricerca sulle frane presso l’SLF: gli esprimenti forniscono le basi per i modelli numerici

 

L’SLF vanta una lunga e ricca tradizione nel settore della ricerca sulla neve e le valanghe. Da questa tradizione è nato anche il software di simulazione RAMMS, sviluppato per gli addetti al lavori. Negli ultimi anni, l’affermato modulo per le valanghe è stato integrato con altri moduli relativi a colate detritiche, smottamenti e cadute massi. I dati provenienti dai casi concreti, ma sempre di più anche dalle ricerche sul campo, forniscono le informazioni essenziali per collaudare e validare RAMMS::ROCKFALL. L’obiettivo è disegnare in forma sperimentale l’intera traiettoria di un masso, incluse informazioni su velocità di rotazione, forze d’impatto, altezza e ampiezza dei rimbalzi, ecc. Gli esperimenti iniziano dalla scelta di massi idonei dal punto di vista della forma e delle dimensioni, che vengono successivamente equipaggiati con appositi sensori. Al momento questi sensori sono in grado di misurare accelerazioni sino a 400 volte l’accelerazione di gravità (il pilota di un aereo acrobatico sopporta un’accelerazione gravitazionale di circa 10 g) così come rotazioni sino a 11 giri al secondo. Normali riprese video mostrano l’immagine della traiettoria sul suolo e, in combinazione con le informazioni temporali fornite dei sensori, permettono di stimare l’altezza e l’ampiezza dei rimbalzi.

 

Esperimenti sul passo Flüela (GR)

Nelli stati dei 2017/2018 i ricercatori dell’SLF svolgeranno alcuni esperimenti sulla caduta di massi presso Chant Sura sul passo Flüela. In tale occasione non utilizzeranno massi naturali, ma artificiali in calcestruzzo. In una prima serie di esperimenti questi massi avranno tutti la stessa forma cubica, differenziandosi solo per il peso. Il più leggero pesa 44 chilogrammi, quello più pesante circa 2670 chilogrammi. Il fatto di utilizzare simili massi artificiali presenta due vantaggi: da un lato possono essere confrontati bene uno con l’altro e dall’altro si possono costruire massi identici in grande quantità. In questo modo diventa possibile studiare quali effetti esercita il peso sul movimento del masso, evitando che il risultato venga alterato dalle differenze di forma. La determinazione degli influssi esercitati dalla forma sarà un aspetto centrale di esperimenti più approfonditi. Nel corso di futuri test è previsto anche l’uso di massi a forma di ruota.

Il sito sperimentale scelto è un pendio con un’inclinazione di circa 40 gradi e una lunghezza di 300 metri. Mentre i ricercatori lasceranno rotolare un masso lungo il pendio, i sensori integrati al suo interno misureranno le rotazioni e le accelerazioni su tutti e tre gli assi. Le distanze di accumulo verranno rilevate con uno strumento GPS ad alta precisione. Inoltre, per la prima volta i ricercatori impiegheranno la tecnica della videogrammetria sincronizzata con definizione alta, con la quale due fotocamere riprenderanno ciascuna 25 fotogrammi al secondo da diverse prospettive. Queste immagini stereoscopiche permetteranno non solo di valutare l’altezza e l’ampiezza dei rimbalzi, ma – in uno scenario ideale – anche di ricostruire in 3D l’intera traiettoria del massi.

I dati raccolti fungeranno da base per verificare gli interventi di perfezionamento svolti sul software di simulazione RAMMS::ROCKFALL. Le serie sistematiche di test svolte dai ricercatori sul passo Flüela forniranno una base di dati più precisa e completa attraverso esempi concreti.

 
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Il ricercatore specializzato in cadute di massi Andrin Caviezel con l’esemplare del peso di circa 800 chilogrammi, prima che venga trasportato con l’elicottero verso il pendio dove si svolgerà l’esperimento. I massi artificiali in calcestruzzo sono stati ricoperti con una vernice di colore arancione brillante, in modo che risultino ben visibili nelle riprese fotogrammetriche. Foto: SLF
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Arrivo di un masso da 200 kg sulla piattaforma di carico presso Chant Sura.
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Il pilota dell’elicottero sistema il carico nel punto esatto sulla testa del pendio. Un collaboratore dell’SLF e l’assistente di volo manovrano il masso sulla piattaforma di lancio per il successivo esperimento.
 

Esperimenti nelle isole Svalbard

Nel mese di settembre di quest’anno, i membri del gruppo RAMMS hanno la possibilità, nel quadro di un workshop destinato agli studenti organizzato presso l’University Centre di Svalbard (UNIS), di utilizzare la remota isola di Spitsbergen per una seconda giornata di esperimenti sulle frane. 

La regione scelta è disabitata e per questo idonea agli esperimenti. Oltre alle lezioni e degli esercizi, i ricercatori dell’SLF svologno alcuni esperimenti con gli studenti. Digitalizzano i massi, li equipaggiano con sensori e misurano come venivano proiettati in aria e dove si arrestano. Inoltre realizzano un modello di terreno insieme agli scienziati dell’UNIS con l’aiuto di uno scanner laser basato su infrastrutture a terra. I dati raccolti vengono quindi utilizzati durante gli esercizi per simulare esattamente le stesse condizioni e quindi confrontare il modello con la realtà.

 

I risultati degli esperimenti già condotti fanno supporre che all’interno dei processi franosi i movimenti rotatori siano più importanti di quanto ritenuto sinora. Le conoscenze maturate confluiscono costantemente nella progettazione di nuovi esperimenti e nel perfezionamento dei sensori e del rilevamento dei dati. Diventa così possibile confrontare già ora le simulazioni di RAMMS::ROCKFALL con gli esperimenti. Ciò contribuisce ad avvicinare sempre di più il programma di simulazione alla realtà. Agli addetti ai lavori può così essere messo a disposizione uno strumento utile e calibrato che li supporta durante la loro attività di analisi e mappatura dei rischi.