10.,2 Trigger di spreco di massa& Mitigazione
Gli eventi di spreco di massa hanno spesso un trigger: qualcosa cambia che causa una frana in un momento specifico. Potrebbe essere rapido scioglimento della neve, precipitazioni intense, scosse di terremoto, eruzione vulcanica, onde temporalesche, erosione a flusso rapido o attività umane, come la classificazione di una nuova strada. L’aumento del contenuto di acqua all’interno del pendio è il trigger di spreco di massa più comune. Il contenuto di acqua può aumentare a causa del rapido scioglimento della neve o del ghiaccio o di un intenso evento di pioggia. Gli eventi di pioggia intensa possono verificarsi più spesso durante gli anni di El Niño., Quindi, la costa occidentale del Nord America riceve più precipitazioni del normale e le frane diventano più comuni. Cambiamenti nelle condizioni delle acque superficiali derivanti da terremoti, precedenti guasti ai pendii che danneggiano i corsi d’acqua o strutture umane che interferiscono con il deflusso, come edifici, strade o parcheggi, possono fornire ulteriore acqua a un pendio. Nel caso del 1959 Hebgen Lake rock slide, Madison Canyon, Montana, la resistenza al taglio del pendio potrebbe essere stata indebolita da scosse di terremoto. La maggior parte della mitigazione delle frane devia e drena l’acqua lontano dalle aree di scorrimento., Teloni e teli di plastica sono spesso utilizzati per drenare l’acqua fuori dei corpi di scorrimento e prevenire l’infiltrazione nella diapositiva. Gli scarichi vengono utilizzati per drenare le frane e i pozzi poco profondi vengono utilizzati per monitorare il contenuto di acqua di alcune frane attive.
Una pendenza eccessiva può anche innescare frane. I pendii possono essere resi eccessivamente ripidi da processi naturali di erosione o quando gli esseri umani modificano il paesaggio per la costruzione di edifici., Un esempio di come un pendio può essere oltrepassato durante lo sviluppo si verifica quando il fondo del pendio viene tagliato, forse per costruire una strada o livellare un lotto di edifici, e la parte superiore del pendio viene modificata depositando materiale scavato dal basso. Se fatto con attenzione, questa pratica può essere molto utile nello sviluppo del territorio, ma in alcuni casi, questo può portare a conseguenze devastanti. Ad esempio, questo potrebbe essere stato un fattore che ha contribuito alla frana di 2014 North Salt Lake City, nello Utah. Un ex pozzo di ghiaia è stato riqualificato per fornire una strada e diversi lotti edificabili., Queste attività potrebbero aver oltrepassato il pendio, il che ha provocato una frana lenta che ha distrutto una casa sul fondo del pendio. Processi naturali come l’eccessiva erosione del flusso da un’alluvione o l’erosione costiera durante una tempesta possono anche superare i pendii. Ad esempio, sottoquotazione naturale della riva del fiume è stato proposto come parte del grilletto per il famoso 1925 Gros Ventre, Wyoming rock slide.
Il rinforzo del pendio può aiutare a prevenire e mitigare le frane . Per le aree soggette a caduta di massi, a volte è economico utilizzare bulloni in acciaio lunghi., I bulloni, forati per alcuni metri in una parete rocciosa, possono fissare pezzi sciolti di materiale che potrebbero rappresentare un pericolo. Shockcrete, una forma di spruzzo rinforzata di calcestruzzo, può rafforzare una faccia di pendenza se applicata correttamente. Il rinforzo di una diapositiva aggiungendo peso alla punta della diapositiva e rimuovendo il peso dalla testa della diapositiva, può stabilizzare una frana. Terrazzamento, che crea una topografia stairstep, può essere applicato per aiutare con la stabilizzazione pendenza, ma deve essere applicato alla scala corretta per essere efficace.,
Un approccio diverso nel ridurre il rischio di frana è quello di schermare, catturare e deviare il materiale runout. A volte il modo più economico per affrontare un pericolo di frana è deviare e rallentare il materiale in caduta. La recinzione estensibile speciale può essere applicata in aree in cui la caduta di massi è comune per proteggere pedoni e veicoli. I canali di eccentricità, le strutture di deviazione e le dighe di controllo possono essere utilizzati per rallentare i flussi di detriti e deviarli attorno alle strutture. Alcune autostrade hanno tunnel speciali che deviano le frane sull’autostrada., In tutti questi casi la schermatura deve essere progettata su una scala maggiore della diapositiva, altrimenti potrebbero verificarsi perdite catastrofiche di proprietà e vita.
La tua classifica:
10.3 Classificazione delle frane &Identificazione
Gli eventi di spreco di massa sono classificati per tipo di movimento e tipo di materiale, e ci sono diversi modi per classificare questi eventi. La figura e la tabella mostrano i termini utilizzati., Inoltre, i tipi di perdita di massa spesso condividono caratteristiche morfologiche comuni osservate sulla superficie, come la scarpata della testa—comunemente vista come forme a mezzaluna su una parete rocciosa; superfici collinose o irregolari; accumuli di materiale roccioso sciolto dall’astragalo che cade dall’alto; e punta del pendio, che copre il materiale superficiale esistente.
10.3.1 Tipi di spreco di massa
I tipi più comuni di spreco di massa sono cadute, diapositive rotazionali e traslazionali, flussi e scorrimento. Le cascate sono bruschi movimenti di roccia che si staccano da ripidi pendii o scogliere., Le rocce si separano lungo le rotture naturali esistenti come fratture o piani di lettiera. Il movimento si verifica come caduta libera, rimbalzo e rotolamento. Le cadute sono fortemente influenzate dalla gravità, dagli agenti atmosferici meccanici e dall’acqua. Le diapositive rotazionali mostrano comunemente un movimento lento lungo una superficie di rottura curva. Le diapositive traslazionali spesso sono movimenti rapidi lungo un piano di netta debolezza tra il materiale sovrastante della diapositiva e il materiale sottostante più stabile. Le diapositive possono essere ulteriormente suddivise in diapositive di roccia, diapositive di detriti o diapositive di terra a seconda del tipo di materiale coinvolto (vedi tabella).,
Translational Earth Slide | ||||
Flows | — | Debris Flow | Earth flow | |
Soil Creep | — | Creep | Creep |
I flussi si muovono rapidamente in eventi di spreco di massa in cui il materiale sfuso viene tipicamente mescolato con acqua abbondante, creando lunghi scoli alla base del pendio. I flussi sono comunemente separati in flusso di detriti (materiale grossolano) e flusso di terra (materiale fine) a seconda del tipo di materiale coinvolto e della quantità di acqua. Alcuni dei flussi più grandi e veloci sulla terra sono chiamati sturzstroms, o frane a lungo runout. Sono ancora poco conosciuti, ma sono noti per viaggiare per lunghe distanze, anche in luoghi senza atmosfere significative come la Luna.,
Il creep è il movimento impercettibilmente lento verso il basso del materiale causato da un ciclo regolare di congelamento notturno seguito dallo scongelamento diurno in materiale non consolidato come il suolo . Durante il congelamento, l’espansione del ghiaccio spinge le particelle di terreno lontano dal pendio, mentre il giorno successivo al disgelo, la gravità le tira direttamente verso il basso. L’effetto netto è un movimento graduale delle particelle superficiali del suolo in discesa. Il creep è indicato da tronchi d’albero curvi, recinzioni piegate o muri di sostegno, pali o recinzioni inclinati e piccole increspature o creste del terreno., Un tipo speciale di scorrimento del suolo è la solifluzione, che è il lento movimento dei lobi del suolo su pendii a bassa angolazione a causa del congelamento e dello scongelamento stagionale del suolo in posizioni ad alta latitudine, tipicamente subartiche, artiche e antartiche.
Pericoli di frane, David Applegate
10.3.2 Parti di una frana
Le frane hanno diverse caratteristiche identificative che possono essere comuni tra i diversi tipi di spreco di massa. Si noti che ci sono molte eccezioni, e una frana non deve avere queste caratteristiche., Lo spostamento di materiale da frane causa l’assenza di materiale in salita e la deposizione di nuovo materiale in discesa, e un’attenta osservazione può identificare le prove di tale spostamento. Altri segni di frane includono strutture inclinate o offset o caratteristiche naturali che normalmente sarebbero verticali o in posizione.
Molte frane presentano scarpate o scarpate. Le scarpate franose, come le scarpate di faglia, sono terreni ripidi creati quando il movimento del terreno adiacente espone una parte del sottosuolo. La scarpata più importante è la scarpata principale, che segna l’estensione in salita della frana., Quando il materiale disturbato si sposta fuori luogo, si forma una pendenza a gradini e si sviluppa una nuova scarpata collinare per il materiale indisturbato. Le scarpate principali sono formate dal movimento del materiale spostato lontano dal terreno indisturbato e sono la parte visibile della superficie di rottura del vetrino.
La superficie di rottura del vetrino è il limite del corpo di movimento della frana. Il materiale geologico sotto la superficie di scorrimento non si muove, ed è segnato ai lati dai fianchi della frana e alla fine dalla punta della frana.,
La punta della frana segna la fine del materiale in movimento. La punta segna l’eccentricità, o la distanza massima percorsa, della frana. In frane rotazionali, la punta è spesso un grande, tumulo disturbato di materiale geologico, formando come la frana si muove oltre la sua superficie di rottura originale.
Le frane rotazionali e traslazionali presentano spesso crepe estensionali, laghetti di abbassamento, terreni collinosi e creste di pressione. Le crepe estensionali si formano quando la punta di una frana si muove in avanti più velocemente del resto della frana, causando forze tensionali., Gli stagni Sag sono piccoli corpi di depressioni di riempimento dell’acqua formate dove il movimento franoso ha sequestrato il drenaggio. Il terreno Hummocky è una topografia ondulata e irregolare che risulta dal terreno disturbato. Creste di pressione si sviluppano ai margini della frana dove il materiale è costretto verso l’alto in una struttura di cresta .
La tua posizione:
10.,4 Esempi di frane
Frane negli Stati Uniti
1925, Gros Ventre, Wyoming: Il 23 giugno 1925, uno scivolo di roccia traslazionale di 38 milioni di metri cubi (50 milioni di cu yd) si è verificato vicino al fiume Gros Ventre (pronunciato “grow vont”) vicino a Jackson Hole, Wyoming. Grandi massi arginavano il fiume Gros Ventre e risalivano il lato opposto della valle per diverse centinaia di metri verticali., Il fiume arginato creò lo Slide Lake, e due anni dopo, nel 1927, i livelli del lago aumentarono abbastanza da destabilizzare la diga. La diga è fallita e ha causato un’alluvione catastrofica che ha ucciso sei persone nella piccola comunità a valle di Kelly, Wyoming .
Una combinazione di tre fattori ha causato la frana di roccia: 1) le forti piogge e il rapido scioglimento della neve saturo, il Tensleep Arenaria causando sottostante shale del Amsden Formazione a perdere la sua resistenza a taglio, 2) le Gros Ventre Fiume tagliare la pietra arenaria creazione di un oversteepened pendenza, e 3) terreno sulla cima della montagna, divenne saturo di acqua a causa di scarso drenaggio ., Il diagramma di sezione mostra come i piani di assestamento paralleli tra l’arenaria Tensleep e la formazione Amsden offerto poco attrito contro la superficie del pendio come il fiume sottosquadro l’arenaria. Infine, la frana potrebbe essere stata innescata da un terremoto.
1959, Madison Canyon, Montana: Nel 1959, il più grande terremoto in Rocky Mountain storia registrata, magnitudo 7.5, ha colpito il lago Hebgen, Montana zona. Il terremoto ha causato una valanga di roccia che arginato il fiume Madison, creando Quake Lake, e corse su per l ” altro lato della valle centinaia di piedi verticali., Oggi, ci sono ancora massi di dimensioni casa visibili sul pendio di fronte al loro punto di partenza. La diapositiva si muoveva ad una velocità fino a 160,9 km / h (100 mph), creando un’incredibile esplosione d’aria che ha spazzato attraverso il campeggio Rock Creek. Lo scivolo ha ucciso 28 persone, la maggior parte dei quali erano nel campeggio e rimangono sepolti lì . In un modo come lo scivolo di Gros Ventre, i piani di foliazione di debolezza negli affioramenti rocciosi metamorfici erano paralleli alla superficie, compromettendo la resistenza al taglio.
1980, Mount Saint Helens, Washington: Il 18 maggio 1980 un terremoto di magnitudo 5.1 ha innescato la più grande frana osservata nel record storico. Questa frana è stata seguita dall’eruzione laterale del vulcano Mount Saint Helens, e l’eruzione è stata seguita da flussi di detriti vulcanici noti come lahars. Il volume di materiale mosso dalla frana era di 2,8 chilometri cubi (0,67 mi3) .,
1995 e 2005, La Conchita, California: Il 4 marzo 1995, un flusso di terra in rapido movimento danneggiò nove case nella comunità costiera della California meridionale di La Conchita. Una settimana dopo, un flusso di detriti nella stessa posizione ha danneggiato altre cinque case. Le crepe di tensione superficiale nella parte superiore del vetrino hanno dato segni premonitori nell’estate del 1994. Durante la piovosa stagione invernale del 1994/1995, le crepe si ingrandirono. Il probabile innesco dell’evento del 1995 sono state le precipitazioni insolitamente abbondanti durante l’inverno 1994/1995 e l’aumento del livello delle acque sotterranee., Dieci anni dopo, nel 2005, un rapido flusso di detriti si è verificato alla fine di un periodo di 15 giorni di precipitazioni quasi record nel sud della California. La vegetazione è rimasta relativamente intatta come è stato zattera sulla superficie del flusso rapido, indicando che gran parte della massa franosa semplicemente è stato trasportato su uno strato presumibilmente molto più saturo e fluidizzato sotto. Lo scivolo del 2005 ha danneggiato 36 case e ucciso 10 persone .
La Conchita Frana
2014, Landslide Landslide, Washington: Il 22 marzo 2014, una frana di circa 18 milioni di tonnellate (10 milioni di yd3) ha viaggiato a 64 km / h (40 mph), estesa per quasi 1,6 km (1 m), e ha arginato la biforcazione settentrionale del fiume Stillaguamish., La frana ha coperto 40 case e ucciso 43 persone nella comunità Steelhead Haven vicino a Washington, Washington. Ha prodotto un volume di materiale equivalente a 600 campi da calcio coperti in materiale 3 m (10 ft) di profondità. L’inverno del 2013-2014 è stato insolitamente umido con quasi il doppio della quantità media di precipitazioni. La frana si è verificata in una zona della valle del fiume Stillaguamish storicamente attiva con molte frane, ma gli eventi precedenti erano stati piccoli .
Yosemite National Park Rock Falls: le ripide scogliere del Parco Nazionale di Yosemite causano frequenti cadute di roccia. Le fratture create per sollecitazioni tettoniche e esfoliazione e espanse dal gelo possono causare blocchi di granito di dimensioni domestiche a staccarsi dalle pareti rocciose del Parco Nazionale di Yosemite. I modelli parco potenziale runout, il materiale frana distanza viaggia, per valutare meglio il rischio rappresentato per i milioni di visitatori del parco.
Utah Frane
Markagunt Gravity Slide: circa 21-22 milioni di anni fa, una delle più grandi frane terrestri ancora scoperte nel record geologico ha spostato più di 1.700 cu km (408 cu mi) di materiale in un evento relativamente veloce ., La prova di questa diapositiva include conglomerati di breccia (vedi Capitolo 5), pseudotachiliti vetrosi (vedi Capitolo 6), superfici di scorrimento (simili a difetti) vedi Capitolo 9) e dighe (vedi Capitolo 7). Si stima che la frana comprenda un’area delle dimensioni di Rhode Island e si estenda da vicino Cedar City, nello Utah, a Panguitch, nello Utah. Questa frana era probabilmente il risultato di materiale rilasciato dal lato di un laccolite crescente (un tipo di intrusione ignea) vedi Capitolo 4), dopo essere stato innescato da un terremoto legato all’eruzione.,
1983, Thistle Slide: A partire da aprile del 1983 e proseguendo fino a maggio di quell’anno, una frana a lento movimento percorse 305 m (1.000 ft) in discesa e bloccò Spanish Fork Canyon con una diga di 61 m (200 ft) di altezza. Ciò ha causato disastrose inondazioni a monte nelle valli Soldier Creek e Thistle Creek, sommergendo la città di Thistle., Come parte della risposta di emergenza, uno sfioratore è stato costruito per evitare che il lago di recente formazione di violare la diga. Più tardi, un tunnel è stato costruito per drenare il lago, e attualmente il fiume continua a fluire attraverso questo tunnel. La linea ferroviaria e l’autostrada US-6 dovevano essere trasferite ad un costo di oltre $200 milioni .
2013, Rockville Rock Fall:Rockville, Utah è una piccola comunità vicino all’ingresso di Park National Park. Nel dicembre del 2013, un blocco di 2.700 tonnellate (1.400 yd3) di conglomerato Shinarump è caduto dalla scogliera di Rockville Bench, è atterrato sul ripido pendio di 35 gradi sottostante e si è frantumato in diversi pezzi di grandi dimensioni che hanno continuato a scendere ad alta velocità. Questi massi hanno completamente distrutto una casa situata a 375 piedi sotto la scogliera (vedi le fotografie prima e dopo) e ucciso due persone all’interno della casa., La mappa topografica mostra altre cadute di roccia nella zona prima di questo evento catastrofico .
2014, North Salt Lake Slide: Nell’agosto 2014, dopo un periodo particolarmente umido, una frana a rotazione lenta ha distrutto una casa e danneggiato i campi da tennis vicini.
I rapporti dei residenti hanno suggerito che le crepe del terreno erano state viste vicino alla cima del pendio almeno un anno prima del movimento catastrofico.La presenza di sabbie e ghiaie facilmente drenabili sovrastanti argille più impermeabili alterate dalla cenere vulcanica, insieme al recente regrading del pendio, potrebbe aver contribuito a questo scivolo. Le forti piogge locali sembrano aver fornito il grilletto. Nei due anni successivi alla frana, il pendio è stato parzialmente ridimensionato per aumentarne la stabilità., Sfortunatamente, nel gennaio 2017, parti del pendio hanno mostrato movimenti di riattivazione. Allo stesso modo, nel 1996 i residenti in una suddivisione vicina hanno iniziato a segnalare disagi alle loro case. Questo disagio è continuato fino al 2012 quando 18 case sono diventate inabitabili a causa di ingenti danni e sono state rimosse. Un parco geologico è stato costruito nella zona ora vacante.,
North Salt Lake Landslide
2013, Bingham Canyon Copper Mine Landslide, Utah: Alle 9:30 pm del 10 aprile 2013, più di 65 milioni di metri cubi di ripide pareti terrazzate della miniera scivolarono giù nella fossa ingegnerizzata della miniera di Bingham Canyon, rendendola una delle più grandi frane storiche non associate ai vulcani. I sistemi radar gestiti dall’operatore della miniera avvisavano del movimento del muro, prevenendo la perdita di vite umane e limitando la perdita di proprietà.
La tua posizione:
10.,5 Riassunto del capitolo
Lo spreco di massa è un termine geologico che descrive tutti i movimenti di roccia e suolo in discesa dovuti alla gravità. Lo spreco di massa si verifica quando una pendenza è troppo ripida per rimanere stabile con il materiale e le condizioni esistenti. Roccia e terreno sciolti, chiamati regolite, sono ciò che si muove tipicamente durante un evento di spreco di massa. La stabilità della pendenza è determinata da due fattori: l’angolo della pendenza e la resistenza al taglio dei materiali accumulati., Gli eventi di spreco di massa sono innescati da cambiamenti che superano gli angoli di pendenza e indeboliscono la stabilità del pendio, come rapido scioglimento della neve, precipitazioni intense, scosse di terremoto, eruzione vulcanica, onde temporalesche, erosione del flusso e attività umane. Le precipitazioni eccessive sono l’innesco più comune. Gli eventi di spreco di massa sono classificati in base al loro tipo di movimento e materiale e condividono caratteristiche morfologiche comuni della superficie. I tipi più comuni di eventi di spreco di massa sono cascate, scivoli, flussi e creep.
Il movimento di spreco di massa varia da lento a pericolosamente rapido., Le aree con topografia ripida e precipitazioni rapide, come la costa della California, la regione delle Montagne rocciose e il Pacifico nord-occidentale, sono particolarmente suscettibili a pericolosi eventi di spreco di massa. Esaminando esempi e lezioni apprese da famosi eventi di spreco di massa, gli scienziati hanno una migliore comprensione di come avviene lo spreco di massa. Questa conoscenza li ha portati più vicini a prevedere dove e come questi eventi potenzialmente pericolosi possono verificarsi e come le persone possono essere protette.