Summary of Slope Stability | e-Learning

Course Syllabus

Italiano ‎(it)‎
English ‎(en)‎

Export

Obiettivi

L'insegnamento mira a fornire allo studente una conoscenza approfondita dei meccanismi di instabilità dei versanti in terreni e rocce, nonchè competenze pratiche nel riconoscimento e caratterizzazione di diverse tipologie di instabilità e nell'utilizzo operativo dei principali metodi e strumenti per l’analisi di stabilità.

Contenuti sintetici

Teoria e tecniche di base ed avanzate per il riconoscimento, la caratterizzazione e la modellazione dei fenomeni di instabilità dei versanti in terre e rocce.

Programma esteso

Teoria:

Sistema versante nel contesto geologico, topografico e idrologico. Terminologia, classificazione, cause e fattori di controllo delle frane. Pericolosità e rischio da frana.
Indagini per aree in frana. Fotointerpretazione e rilevamento, monitoraggio, indagini in sito (topografiche, geognostiche, geofisiche).
Processi di instabilità dei versanti. Richiami alle caratteristiche fisico-meccaniche e costitutive dei terreni e degli ammassi rocciosi. Distribuzione e percorsi degli sforzi in un versante. Ruolo dell'acqua nell'instabilità dei versanti. Concetto di Fattore di Sicurezza. Analisi in sforzi totali ed efficaci. Rammollimento e rottura progressiva. Prima rottura vs. riattivazione.
Tipologie di frana. Grandi frane profonde in roccia: caratteri morfostrutturali, controlli litologici e strutturali, meccanismi di innesco ed evoluzione temporale. Crolli in roccia: processi, caratterizzazione e modellazione di innesco e propagazione, pericolosità e rischio. Frane superficiali indotte dalle precipitazioni: caratterizzazione, aspetti idrologici e meccanici, analisi di stabilità, previsione a scala regionale. Flussi e colate detritiche: reologia delle miscele di sedimenti, processi di innesco e propagazione, evidenze di terreno e modellazione dinamica.
Monitoraggio dei versanti. Accuratezza, precisione e frequenza delle misure. Architettura di una rete di monitoraggio. Misura degli spostamenti superficiali: metodi geotecnici e topografici, GNSS, laser scanning e fotogrametria, interferometria radar (InSAR). Misura delle deformazioni in profondità: tecniche inclinometriche e estensimetriche. Misura delle variabili idro-meteorologiche e delle pressioni neutre.
Metodi per l’analisi di stabilità. Metodi dell’Equilibrio Limite (LEM) per meccanismi di rottura sub-circolari: Taylor, Fellenius, GLE, Spencer, Bishop semplificato, Janbu semplificato. Metodi per meccanismi di rottura "structurally-controlled" (scivolamento planare e di cunei, ribaltamento): metodi di analisi cinematica e LEM. Metodi Numerici (FEM-SSR). Analisi probabilistica e Reliability Analysis.
Mitigazione del rischio da frana. Approcci attivi e passivi. Metodi di stabilizzazione dei versanti. Previsione delle frane e Early Warning.

Attività di laboratorio:

Riconoscimento e mappatura di diverse tipologie di frane e delle loro relazioni con ambiente geologico ed elementi a rischio da foto aeree, ortofoto e HRDEM.
Soluzione pratica al computer di problemi di stabilità in terre e ammassi rocciosi tramite metodi di: a) analisi di stabilità cinematica di blocchi e cunei rocciosi; b) analisi all’equilibrio limite (LEM, deterministica e probabilistica) per versanti in terre e ammassi rocciosi, considerando gli effetti di acqua, sollecitazioni dinamiche, azioni esterne e intervento di stabilizzazione; 3) analisi numerica agli elementi finiti (SSR-FEM).

Attività di campo:

Field trip nelle Alpi Centrali: riconoscimento e mappatura delle caratteristiche tipiche di diversi tipi di frane, Visita a importanti siti di frane storiche o attive. Analisi delle relazioni tra contesto geologico. morfo-climatico e processi di instabilità dei versanti.

Prerequisiti

Corso di Sicurezza sul Terreno. Conoscenze di base di Geomorfoogia, Geologia Applicata e Geologia Strutturale.

Modalità didattica

L'insegnamento è impartito in lingua inglese e si articola in:

Lezioni frontali: 28 ore (4 CFU)
Attività di laboratorio: 12 ore (1CFU)
Attività didattica di campo (Campus Abroad): 12 ore (1 CFU)

L'attività di campo consiste in un field trip di fine corso di 2 giorni con pernottamento.

Materiale didattico

Dispense, materiale bibliografico e datasets forniti dal docente.

Periodo di erogazione dell'insegnamento

II semestre

Modalità di verifica del profitto e valutazione

La verifica delle conoscenze e competenze acquisite avviene tramite un esame orale individuale strutturato in:

colloquio su un progetto individuale di analisi di stabilità assegnato allo studente
colloquio sugli argomenti svolti a lezione (3 domande)

Il docente valuterà la capacità dello studente di: applicare le proprie conoscenze geologiche di base al riconoscimento dei fenomeni di instabilità dei versanti in diversi contesti geologici e morfo-climatici; identificare i processi di instabilità in atto o potenziali, selezionare l'approccio di analisi idoneo e impostare il corretto percorso risolutivo; utilizzare in modo corretto i moderni strumenti di analisi di stabilità dei versanti.

Orario di ricevimento

Il Docente riceve su appuntamento.

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ | IMPRESE, INNOVAZIONE E INFRASTRUTTURE | CITTÀ E COMUNITÀ SOSTENIBILI | LOTTA CONTRO IL CAMBIAMENTO CLIMATICO

Export

Aims

The course aims to provide the student with an in-depth knowledge of the mechanisms of soil and rock slope instability, as well as practical skills in the recognition and characterization of different types of instability and in the operational use of methods and tools for stability analysis.

Theory and techniques for the recognition, characterisation and modelling of slope instability processes in soils and rocks.

Detailed program

Lectures:

Slope system and its geological, topographic and hydrological setting. Landslide terminology, classification, controls and triggers. Landslide hazard and risk.
Landslide investigations. Photo-interpretation and field mapping, monitoring, site investigations (topographic, borehole, geophysical).
Slope instability processes. Physico-mechanical and constitutive features of soils and rocks relevant to slope instability. Stress distributions and paths in a slope. Role of water in slope instability. Concept of Safety Factor. Total stress and effective stress analyses. Short-term vs. long-term in slope stability. Weakening, softening and progressive failure. First-time rupture vs. reactivation.
Landslide types. Large rock slope instabilities: morphostructural features, lithological and structural controls, triggering processes and long-term evolution. Rockfalls: processes, characterization and modelling of onset and propagation, susceptibility and risk assessment. Rainfall-indiced shallow landslides: characterization, hydrological and mechanical aspects, stability analysis, regional-scale prediction. Flow landslides and debris flows: rheology of water-sediment mixtures, onset and propagation processes, field evidence and dynamic modelling.
Slope monitoring. Accuracy, precision and frequency of measurements. Architecture of a monitoring network. Surface displacement measurements: geotechnical and topographic methods, GNSS, laser scanning and photogrammetry, radar interferometry (InSAR). Subsurface deformation measurements: inclinometric and extensometric techniques. Measurement of hydro-meteorological variables and fluid pressures.
Stability analysis methods. Limit Equilibrium (LEM) methods for circular failures: Taylor, Fellenius, GLE, Spencer, Bishop simplifiied, Janbu simplified). Methods for "structurally-controlled” failure mechanisms (planar and wedge failure, topplings): kinematic and LEM methods. Numerical methods (FEM-SSR). Probabilistic and reliability analyses.
Landslide risk mitigation. Active and passive approaches. Slope stabilization techniques. Landslide forecasting and Early Warning.

Lab work:

Landslide recognition and mapping from aerial photos, ortho-photos and HRDEM, characterization of geological controls and interactions with elements at risk
Application of PC software tools to the practical solution of slope stability problems in soils and rock masses using: a) kinematic stability analysis methods for structurally controlled block failure modes; b) limit equilibrium analysis methods (LEM, deterministic e probabilistic) for soil and rock slopes, including the effects of water, dynamic loading, external actions and stabilization works; c) numerical finite-element methods (SSR-FEM).

Field work:

Field trip in the Central Alps: recognition and mapping of typical features related to different landslide types, Visit to important historical or active landslide sites. Analysis of the relationships between geological and morpho-dynamic settings and slope instability processes.

Prerequisites

Safety in the Field course. Basic knowledge of Geomorphology, Engineering Geology and Structural Geology.

Teaching form

The course is taught in English and is divided into:

Lectures: 28 hours (4 CFU)
Lab work: 12 hours (1 CFU)
Field work (Campus Abroad): 12 hours (1 CFU)

The field activity consists of a 2-day end-of-course field trip with overnight stay.

Textbook and teaching resource

Lecture notes, supplementary materials, and datasets provided by the Teacher.

Semester

2nd semester

Assessment method

The verification of the knowledge and skills acquired by the student takes place through an individual oral examination, structured in:

interview on an individual slope stability project assignment
interview on the topics covered in class (3 questions)

The teacher will assess the student's ability to: apply his basic geological knowledge to the recognition of slope instability phenomena in different geological and morpho-climatic settings; identify current or potential instability processes, select the appropriate analysis approach and set up the correct solution path; correctly use modern slope stability analysis tools.