The hypermobility of rock avalanches

Questo studio tratta delle valanghe di roccia, cioè delle grandi frane rapide caratterizzate da volumi maggiori di (in media) da 2 a 10 milioni di metri cubi, con velocità dell'ordine delle decine di metri al secondo e costituiscono uno dei fenomeni naturali dal più elevato potere distruttivo. Lo scopo di questa ricerca è di fornire un contributo alla conoscenza delle valanghe di roccia, mettendo a disposizione della comunità scientifica un nuovo contributo su alcuni aspetti del loro comportamento che non sono stati ancora completamente chiariti. In particolare l'oggetto del presente lavoro è costituito dalla fase di trasporto di questi fenomeni, dato che presentano delle caratteristiche del moto che costituiscono uno degli interrogativi più discussi nell'attuale dibattito internazionale di argomento geologico e nessuna delle varie teorie avanzate finora a questo proposito è stata completamente accettata dalla comunità scientifica. L'aspetto più strano del comportamento delle valanghe di roccia è che la distanza coperta durante la loro fase di trasporto risulta molto maggiore di quella che ci si aspetterebbe dalle normali leggi dell'attrito di Coulomb che, d'altro canto, funzionano in maniera soddisfacente con frane di volumetria inferiore; quasto comportamento può essere chiamato ipermobilità delle valanghe di roccia. Nel primo capitolo della tesi viene presentata un'introduzione generale alla tematica delle valanghe di roccia ed ai relativi problemi collegati ed è seguita da una descrizione degli scopi del lavoro e dall'indicazione schematica della metodologia seguita. Il secondo capitolo contiene una sintesi dello stato dell'arte delle conoscenze sulle valanghe di roccia a livello internazionale ed in particolare sul lungo dibattito sulle cause, la meccanica e le caratteristiche generali, comprese le varie teorie avanzate per spiegare il comportamento a basso attrito, nonché le relazioni proposte per la previsione della massima distanza raggiungibile da questi fenomeni in fase di deposizione. Sempre nel secondo capitolo è contenuto un paragrafo che prende in considerazione la teoria, recentemente presentata, della frammentazione dinamica come possibile causa di alcuni fenomeni geologici caratterizzati da coefficienti di attrito particolarmente bassi, fra cui l'ipermobilità delle valanghe di roccia. In chiusura di questo capitolo vengono presentati, come esempi della possibile influenza che la frammentazione dinamica può avere nella fase di trasporto delle grandi frane rapide, due casi reali di valanghe di roccia ed un caso di scivolamento di un grande blocco di roccia, tutti e tre questi eventi hanno avuto luogo in Nuova Zelanda. 11 Il terzo capitolo tratta della parte di lavoro svolto in laboratorio: con l'obiettivo di trovare delle evidenze sperimentali dell'effettiva influenza che la frammentazione di ganuli di roccia può avere nei citati fenomeni a basso attrito, è stato progettato e costruito un reometro ad alta pressione in grado di provocare la rottura di granuli di roccia posti in moto rotazionale (taglio). Vengono descritte le caratteristiche di questo apparato sperimentale di nuova concezione, le difficoltà costruttive, le sue possibilità e le relative limitazioni. Vengoni poi presentati i risultati conseguiti con gli esperimenti fatti con diversi tipi di rocce e con varie condizioni iniziali di pressione di confinamento e velocità di deformazione; tali risultati sono descritti e commentati soprattutto con riferimento al moto delle valanghe di roccia. Il capitolo 4 è dedicato allo sviluppo di un modello numerico del reometro ad alta pressione, tale modello è costruito tramite il metodo degli elementi distinti (DEM) ed è stato concepito con lo scopo di avere a disposizione uno strumento versat