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Italian Journal of Engineering Geology and Environment, 1 (2011)
© Casa Editrice Università La Sapienza
www.ijege.uniroma1.it
DOI: 10.4408/IJEGE.2011-01.O-04
G
IUSEPPE
C
ESAREO
CALÒ
(*)
, F
ABIO
MACRÌ
(**)
, F
ERRUCCIO
PICCINNI
(*)
& R
OCCALDO
TINELLI
(*)
(*)
Politecnico di Bari - Dipartimento di Ingegneria delle Acque e di Chimica - Via Orabona 4 - 70125 Bari, Italy
(**)
Studio Geologico Macrì - Via Brenta 31 - 73024 Maglie, Lecce, Italy
INSTABILITA’ DEL CENTRO URBANO DI CASALABATE (LECCE, ITALIA):
ANALISI DELLE CONDIZIONI DI RISCHIO
INSTABILITY OF CASALABATE VILLAGE (LECCE, ITALY):
ANALISYS OF RISK CONDITIONS
RIASSUNTO
Il borgo di Casalabate, frazione marina di Lecce sita sulle sponde
del Mar Adriatico, è stato interessato da notevoli fenomeni di dissesto
con crollo di alcune abitazioni ed inagibilità di varie altre. Per inda-
garne le cause è stato condotto un dettagliato piano di indagini mul-
tidisciplinari, costituito da un rilievo geologico integrato dalla trivel-
lazione di 23 sondaggi e da una indagine georadar nonché da analisi
chimico-fi siche, carotaggi termosalinometrici e misure di velocità di
fi ltrazione sulle acque di falda. Si è così potuto defi nire che i litotipi
presenti nella maggior parte del territorio sono ascrivibili a depositi
di Duna fossile, rappresentati da calcareniti irregolarmente cementate
rinvenibili fi no a 4-9 m sotto il livello mare, ma di qualità fi sico-mec-
canica prevalentemente scadente e variabile dal luogo a luogo; al di
sotto dei depositi dunari fossili seguono depositi francamente marini
rappresentati da biocalcareniti e biocalciruditi di colore biancastro,
riccamente fossilifere e irregolarmente cementate. Non sono state
rilevate cavità e/o condotti riconducibili a fenomenologie di disso-
luzione paracarsica, mentre sussiste un’elevata variabilità litologica,
sia in senso verticale che orizzontale, dei terreni su cui poggiano le
fondazioni degli edifi ci.
Le acque sotterranee, con carichi idraulici oscillanti fra i 30 cm e
gli 80 cm s.l.m., defl uiscono liberamente a mare e presentano la tipi-
ca stratifi cazione salina degli acquiferi costieri con valori di salinità
crescenti, nel giro di 5-6 m, da pochi mg a 3-4 g/l; il defl usso a mare,
inoltre, esclusivamente orizzontale interessa principalmente solo al-
cuni livelli dunari con velocità di fi ltrazione,V
f
, di circa 250 cm/g.
Nel complesso, le indagine hanno evidenziato che, contrariamen-
te a quanto era stato ipotizzato, i fenomeni di dissesto statico non
sono imputabili al cedimento della volta di cavità ipogee, ma all’in-
cidenza e al concorso dei seguenti fattori: le cattive e, in alcuni casi,
pessime caratteristiche geotecniche dei terreni di fondazione degli
edifi ci; la mancata preventiva caratterizzazione geotecnica degli stes-
si e la conseguente inadeguatezza strutturale delle tipologie di fon-
dazione adottate; l’immissione nel sottosuolo di acque pluviali che
hanno determinato il dilavamento e l’asportazione della frazione fi ne
dei terreni di fondazione.
T
ERMINI
CHIAVE
: idrogeologia, rischio idrogeologico, acquiferi costieri
ABSTRACT
Casalabate is an outlying ward of Lecce located on the Adriatic
Sea shore, over the time this small village has undergone remark-
able hydrogeologic disturbance resulting in the collapse of some
dwellings and the condemn of many others. In order to fi nd out
the causes, an accurate multidisciplinary investigation planning
has been implemented. This includes a geological survey with 23
boreholes, a georadar investigation, as well as chemical-physical
analyses, thermo-saline logging and groundwater fl ow velocity
measurements. The above led to the determination that lithotypes
in most territory are related to fossil Dune deposits, formed by
irregularly cemented calcarenites which can be found up to 4-9
m below sea level whose physical-mechanical quality is basically
poor and varies from place to place. Beneath fossil dune deposits,
pure marine deposits of abundantly fossiliferous and irregularly
cemented whitish biocalcarenites and calcirudites are encoutered.
No cavity and/or channel associated with parakarstic dissolution
phenomena has been found, but grounds underlying the founda-
tions of buildings greatly vary in their lithologic structure both
vertically and horizontally.
Groundwater, whose hydraulic heads range from 30 cm and 80
cm a.s.l., fl ows unimpeded to the sea and shows the typical saline
stratifi cation of coastal aquifers with salinity values which, in the
space of 5-6 m, increase from a few mg to 3-4 g/l. Moreover, the ex-
clusively horizontal outfl ow to the sea takes place only through some
dune levels whose groundwater fl ow velocity, V
f
, is about 250 cm /g .
As a whole, investigations proved, contrary to the assump-
tions, that static disturbance phenomena cannot be due to the
collapse of the underground cavities vault, but because of the in-
cidence and combination of the following factors: poor, and in
some cases, very poor geotechnical characteristics of foundation
grounds; the lack of a preliminary geotechnical characterization
of buildings leading to the choice of improper practice in laying
down foundations; the letting of rainwater into the subsoil which
caused the leaching and the removal of the fi ne fraction of the
foundation grounds.
K
EY
WORDS
: hydrogeology, hydrogeological hazard, coastal aquifer
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INSTABILITA’ DEL CENTRO URBANO DI CASALABATE (LECCE, ITALIA): ANALISI DELLE CONDIZIONI DI RISCHIO
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G. C. CALÒ, F. MACRÌ, F. PICCINNI
& R. TINELLI
INTRODUCTION
Casalabate is an outlying administrative division of Lecce Mu-
nicipality, some 15 km away, on the shore of the Adriatic Sea and
situated on the highest zone of the Salento by the Brindisi province.
It is a small sea village whose built-up area is ultra-working-class
in type constituted by masonry low houses realized on a time and ma-
terials basis laying directly on the sandy-arenaceous ground by means
of poor tufaceous foundations. Right because of its low-class nature,
the village developed in an uncontrolled way over the time, thus skip-
ping all geological-technical or town-planning studies. In fact, still up
to date it lacks in drainage system for meteoric water which is often
conveyed directly underground through wells, this is because the un-
dulated conformation of the dunal surface does not allow meteoric
water to directly fl ow into the sea.
In the last few years this village, in particular the area surround-
ing “ Via delle Conchiglie” has undergone considerable environmen-
tal disturbance resulting in the collapse of some houses and the con-
demn of many others. The consequent demolitions gave place, among
other things, to Padre Pio square.
The lack of any geological and geotechnical information of
the subsoil being exposed constantly to the sea erosive action has
always supported the assumption that such collapses were due to
karstic cavities created by the synergic effect of groundwater and
the wave motion.
Hence, the need to clearly defi ne the causes of such disturbances
threatening also further houses by implementing the present planning
of integrated multidisciplinary investigations.
GEOMORPHOLOGIC SETTING
The geological structure of the Salento coastal strip including
Casalabate village is basically characterized by the presence of a
carbonate bedrock of the Mesozoic (Apulian carbonate platform) lo-
cally seated in the subsoil at depths between 30÷50 m and overlain by
calcareous and calcarenite sediments . Age is between Miocene and
Plio-Pleistocene (C
OTECCHIA
, 1977; C
IARANFI
et alii, 1992).
The whole area is characterized by a surface gently sloping
down from the inland 15-20 m to values very close to sea level
near the coast, and by brown-yellow, coarse grain-sized, well ce-
mented and strong, thick-stratifi ed intercalated with fossiliferous
calcirudite layers, strongly fratured at sites, outcropping organo-
genic calcarenites (“carpari”).
This tabular morphology results from a complex genesis ruled
by moulding phenomena of the marine and subaerial environment,
which alternated cyclically above all during the Quaternary. In fact,
the Adriatic coastal strip under study has been intruded by seawater
number of times, with fairly long periods of coming up again a.s.l..
Conversely, the sub-circular and/or elliptic-shaped gentle sinks evi-
dence the presence of doline-like structures typical of the karstic mor-
phogenesis developed in the mainland environment.
The area is also characterized by “collapse structures”, that is
PREMESSA
Casalabate è una frazione del Comune di Lecce, da cui dista circa
15 km, adagiata sulle sponde del Mar Adriatico e sita nella parte più
alta del Salento a ridosso della provincia di Brindisi.
È un piccolo borgo marino caratterizzato prevalentemente da una
edilizia “povera” costituita da case basse in muratura, edifi cate in eco-
nomia, poggianti direttamente sul terreno sabbioso-arenaceo tramite
modeste fondazioni in materiale tufaceo. Proprio in virtù di tale tipo-
logia edilizia, il borgo si è sviluppato nel tempo in maniera disordinata
e non è mai stato interessato da studi di carattere geologico-tecnico o
urbanistico, tanto che ancora oggi è privo di fogna bianca per lo smal-
timento delle acque meteoriche, spesso immesse direttamente nel sot-
tosuolo tramite pozzi; l’andamento ondulato della superfi cie dunare,
infatti, non sempre consente il loro defl usso diretto a mare.
Negli ultimi anni questo borgo, in particolare l’area circostante
via delle Conchiglie, è stato interessato da notevoli fenomeni di disse-
sto che hanno comportato il crollo di alcune abitazioni e l’inagibilità
di varie altre; le demolizioni conseguenti hanno dato luogo, fra l’al-
tro, alla creazione di piazza Padre Pio.
La mancanza di qualsiasi informazione geologica e geotecnica
del sottosuolo e la costante esposizione all’azione erosiva del mare
hanno alimentato da sempre la convinzione che tali crolli fossero
dovuti alle cavità carsiche create dall’effetto sinergico delle acque
sotterranee e del moto ondoso.
La necessità di defi nire in maniera chiara la causa di questi disse-
sti che minacciano anche altre abitazioni, ha condotto alla defi nizione
del presente piano di indagini multidisciplinari integrate.
INQUADRAMENTO GEO-MORFOLOGICO
La struttura geologica della fascia costiera salentina compren-
dente il borgo di Casalabate è caratterizzata, nelle sue linee essen-
ziali, dalla presenza di un basamento carbonatico di età mesozoica
(piattaforma carbonatica apula), localmente dislocato nel sottosuo-
lo a profondità variabili tra 30÷50 metri e ricoperto da sedimenti
calcarei e calcarenitici riferibili al Miocene ed al Plio-Pleistocene
(C
OTECCHIA
, 1977; C
IARANFI
et alii, 1992).
Tutta l’area interessata è caratterizzata da una superfi cie dolce-
mente degradante, da quote di 15-20 m dell’entroterra verso quote di
poco superiori al livello mare in prossimità della costa, e dalla pre-
senza in affi oramento di calcareniti organogene di colore giallo-bruno
(“carpari”), a granulometria grossolana, ben cementate e tenaci, a
stratifi cazione fi tta con intercalazioni di livelli calciruditici fossiliferi,
a luoghi fortemente fratturati.
Questa morfologia tabulare è il prodotto di una genesi complessa
dominata da un ciclico alternarsi di fenomeni di modellamento di am-
biente marino e subaereo: soprattutto durante il Quaternario, infatti, il
tratto di fascia costiera adriatica in esame ha subito numerosi eventi di
ingressione marina alternati a periodi, più o meno lunghi, di riemersio-
ne; invece, i blandi avvallamenti di forma sub-circolare e/o ellittica te-
stimoniano la presenza di strutture di tipo dolinare, manifestazioni carat-
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teristiche della morfogenesi carsica evolutasi in ambiente continentale.
Tipiche della zona sono alcune particolari strutture da collasso,
ovvero derivanti dal crollo della volta di cavità assai prossime alla
superfi cie, che assumono il nome caratteristico di “aisi”: si tratta in
genere di piccole depressioni dal contorno sub-circolare, spesso ca-
ratterizzate dalla presenza, sul fondo, di fenomeni di affi oramento di
acque di falda sotto forma di polle sorgive. Altro elemento peculiare
della carsogenesi di questi depositi calcarenitici è la scarsa produzio-
ne di terra rossa, quasi sempre assente all’interno delle cavità ipogee.
Inoltre, il paracarsismo assume uno sviluppo prevalentemente
ipogeo, ma comunque poco profondo e spesso epidermico (a causa
anche del modesto spessore delle calcareniti quaternarie), con reticoli
di cavità e condotti in stadio giovanile, di norma poco diramati e ca-
ratterizzati da interruzioni improvvise del loro sviluppo.
Tali forme paracarsiche si sviluppano principalmente in senso oriz-
zontale e l’estensione delle singole forme risulta normalmente limitata in
senso areale sia per i tempi relativamente brevi in cui ha agito la dissolu-
zione carsica (Quaternario) sia a causa delle oscillazioni glacio-eustatiche
del livello marino: durante le fasi di trasgressione si è senz’altro verifi cata
una stasi nell’evoluzione del fenomeno paracarsico (C
OTECCHIA
et alii,
1969; C
ALÒ
et alii, 2005). Tuttavia, la rilevanza di tale fenomeno risulta
notevole sotto l’aspetto applicativo (crolli, dissesti nelle fondazioni, ecc.).
LINEAMENTI IDROGEOLOGICI
La buona permeabilità media delle formazioni affi oranti, la pre-
senza e la distribuzione di strutture di origine carsica (doline, aisi,
ecc.) e, non ultimo, l’andamento pianeggiante della superfi cie topo-
grafi ca, condizionano notevolmente anche l’idrografi a superfi ciale,
che risulta complessivamente poco sviluppata. Gli unici elementi
idrografi ci di rilievo sono costituiti dai canali di bonifi ca di origine
antropica che, pur contribuendo anche alla raccolta delle acque plu-
viali incidenti su taluni piccoli bacini costieri, svolgono essenzial-
mente la funzione di drenaggio della falda superfi ciale, soprattutto in
quelle aree più depresse, ove la stessa affi ora attraverso scaturigini di
tipo sorgentizio, generalmente in forma di polle sorgive.
Particolarmente complessa ed articolata si presenta la circolazione
delle acque sotterranee, il cui defl usso si esplica in regime di acquifero
costiero, dunque in presenza di delicati e mutevoli equilibri di intera-
zione tra acque dolci continentali ed acque marine di intrusione conti-
nentale (C
ALÒ
& T
INELLI
, 1995). Il quadro idrogeologico è caratterizza-
to dalla presenza nel sottosuolo di due corpi acquiferi sovrapposti: la
“falda profonda”, avente sede nei calcari del Cretaceo permeabili per
fessurazione e carsismo, e la “falda superfi ciale”, localizzata all’inter-
no dei terreni di età neogenica e quaternaria (C
OTECCHIA
, 1977).
Le acque della “falda profonda” sono sostenute, alla base, dal-
le acque marine di invasione continentale: poiché nell’area in esame
l’acquifero carbonatico mesozoico è dislocato ben al di sotto del li-
vello mare. Tale falda viene mantenuta in pressione e, fi no a circa 1,5
km dalla linea di costa risulta completamente sostituita dalle acque
marine di invasione continentale (fenomeno, questo, che interessa
resulting from the collapse of vaults in cavities very close to the
earth surface, named “aisi”. Generally they are small depressions
with a sub-circular boundary, often characterized at the bottom by
the insurgence of groundwater in the form of springs. One more
factor peculiar to the karst genesis of these calcarenite deposits is
the poor production of terra rossa which is almost always absent in
the underground cavities .
Moreover, the parakarsticism mostly has an underground devel-
opment, but shallow and often superfi cial ( also owing to the modest
thickness of the Quaternary calcarenites), with networks of infancy
cavities and channels, basically scarcely branched off and character-
ized by sudden breaks in their development.
Such parakarstic forms mainly develop horizontally and the ex-
tension of each of them is normally reduced aerially, both due to the
relatively short times karst dissolution (Quaternary) occurred and
because of glacio-eustatic fl uctuations of the sea level. It is fi rmly
believed that during transgression phases, a standstill period of the
parakarstic phenomenon evolution has taken place. (C
OTECCHIA
et
alii, 1969; C
ALÒ
et alii, 2005). Nevertheless, the signifi cance of said
phenomenon is really important from the applicative point of view
(collapses, foundations unbalance, etc.).
HYDROGEOLOGICAL OUTLINE
The good average permeability of outcropping formations, the
occurrence and the distribution of kastic structures (dolines, aisi,
etc.) and, not the least, the level trend of the topogaphic surface,
also infl uence considerably the hydrography on the surface, which
is underdeveloped. Anthropic drainage channels account for the
only important hydrographic elements. In fact, not only do they
contribute to collect rainwater falling on some little coastal ba-
sins, but also allow the shallow aquifer to be drained, especially in
those lower-lying areas, where it emerges to the surface generally
in the form of springs.
Groundwater circulation appears particularly complex and articu-
lated. For, by discarging under coastal aquifer regime, groundwater
comes across delicate and changeable interaction equilibria between
fresh groundwater and intruding seawater (C
ALÒ
& T
INELLI
, 1995).
The hydrogeological framework is characterized by two superim-
posed water bodies: the “deep aquifer” seated into the limestones
of the Cretaceous permeable by fi ssuration and kartsticism, and the
“shallow aquifer” within grounds of the age of Upper Tertiary and
Quaternary (C
OTECCHIA
, 1977).
The “deep aquifer” waters fl oat on intruding seawater because
the Mesozoic carbonate aquifer, in the area under investigation, is
seated far below the sea level. The groundwater keeps confi ned, and
as far as 1.5 km from the coastline it is totally replaced by intruding
seawater (this a phenomenon characterizing almost the whole Casal-
abate built-up area).
The “shallow aquifer” fl ows within Quaternary calcarenite
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G. C. CALÒ, F. MACRÌ, F. PICCINNI
& R. TINELLI
praticamente l’intero centro abitato di Casalabate).
La “falda superfi ciale” è posizionata all’interno dei depositi cal-
carenitici quaternari ed è sostenuta, alla base, dal livello calcarenitico
marnoso del Miocene (“Pietra Leccese”) praticamente impermeabi-
le. Il suo livello di base, anche in questo caso, è rappresentato dal
livello del mare; tuttavia, a differenza di quanto avviene per la fal-
da profonda, l’ingressione del mare in questo secondo acquifero è
molto limitata, sicché anche in prossimità della costa si riscontrano
valori del contenuto salino relativamente bassi. La superfi cie freatica
di tale falda subisce oscillazioni periodiche indotte dalle variazioni
del livello del mare (maree, moto ondoso). Tale “comunicabilità” tra
falda superfi ciale e mare non è costante, ma varia in rapporto alle con-
dizioni di permeabilità dell’acquifero calcarenitico: vi sono pertanto
delle “zolle” di acquiferi calcarenitici, a ridotta permeabilità, che co-
stituiscono uno sbarramento al defl usso a mare delle acque di falda.
Analogamente esistono delle vie preferenziale di defl usso sotterraneo
normalmente convergenti verso sorgenti costiere. Le variazioni di
permeabilità in seno all’acquifero calcarenitico non avvengono solo
in senso orizzontale, ma anche in senso verticale, pertanto la falda è
formata da una serie di livelli sovrapposti caratterizzati da velocità
di fi ltrazione assai variabili (da pochi centimetri a numerosi metri al
giorno). Conseguentemente i vari livelli acquiferi sono caratterizzati
da carichi idraulici diversi l’uno dall’altro (C
ALÒ
et alii, 1992).
La presenza della falda superfi ciale rappresenta il fattore principale
che ha consentito lo sviluppo del paracarsismo. La notevole anisotropia
della permeabilità all’interno dell’acquifero calcarenitico che la contiene
è responsabile, infatti, del localizzarsi di fenomenologie paracarsiche in
corrispondenza di livelli maggiormente aggredibili da parte delle acque.
Il paracarsismo nelle calcareniti quaternarie si è generato per al-
terazione e soluzione chimica soprattutto del cemento contenuto nelle
rocce ed è proceduto secondo i ben noti cicli dell’evoluzione speleo-
genetica per erosione meccanica, tenendo conto che le caratteristiche
del livello interessato dalla presenza della falda superfi ciale (ampia
estensione areale e breve distanza dalla superfi cie topografi ca) ne
hanno condizionato lo sviluppo. Gli stadi più evoluti si manifestano
con lesioni, sfaldamenti e crolli delle bancate calcarenitiche, sino ad
arrivare alla completa emersione delle stesse cavità paracarsiche.
Inoltre, l’evoluzione del fenomeno per la zona in esame, prospi-
ciente la fascia costiera, è stata sensibilmente accelerata dall’azione
erosiva e demolitrice operata dal mare. Prova ne sia il fatto che tali ma-
nifestazioni paracarsiche, sviluppandosi nell’area in esame a breve pro-
fondità dalla superfi cie topografi ca, evolvono spesso in forme di crollo.
PIANO DI INDAGINE
Da quanto esposto emerge chiaramente come per l’area di Casa-
labate si disponga solo di informazioni geologiche ed idrogeologiche
di carattere generale che non possono, data la notevole variabilità
da luogo a luogo dei depositi calcarenitici, costituire le conoscenze
necessarie per defi nire le cause del dissesto né, tanto meno, la base
scientifi ca per un intervento di consolidamento.
deposits underlain by marly calcarenites of the Miocene (“Pietra
Leccese”) which are practically impermeable. Its base level, here
too, is represented by the sea level. However, contrary to what
happens to the deep aquifer, seawater intrusion in this second aq-
uifer is very poor, so salinity is relatively low even close to the
coast. The hydraulic head of this groundwater undergoes periodic
and aperiodic oscillations induced by sea level (tides, swell). Such
a “communicability” between shallow aquifer and sea is not con-
stant, but it varies according to the permeability of calcarenites.
There are, then, some low-permeable “clods” of calcarenites act-
ing as an effective barrier to the seaward outfl ow of the ground-
waters. Similarly, there are some preferential fl ow paths which
do normally converge toward coastal springs. The permeability
variations inside the calcarenites take place both horizontally and
vertically, hence the aquifer is constituted by a series of super-
imposed levels characterized by greatly variable fl ow velocities
(from a few centimetres to number of metres a day). Consequently,
groundwater levels are characterized by hydraulic heads being dif-
ferent one from the other (C
ALÒ
et alii, 1992).
The shallow aquifer accounts for the main factor favouring par-
akarstism. The considerable anisotropy of permeability inside the
calcarenites causes parakarstic phenomena to occur near levels the
waters mostly come in contact with.
The parakarstism in Quaternary calcarenites originated by altera-
tion and chemical solution above all of the cement in the rocks, and
it proceeded according to the well known cycles of the speleogenet-
ics by mechanical erosion, considering that the characteristics of the
level concerned by the presence of the shallow aquifer ( large areal
extension and short distance from the topographic surface) did in-
fl uence its development. The most evolved stages evidence cracks,
cleavage and collapses of the calcarenitic banks, up to the full emer-
sion of the parakarstic cavities
Furthermore, the phenomenon in the area under investigation,
overlooking the coast strip, was fairly speeded up by the erosive and
demolishing action of the sea. As proof of this one can see that the
parakarstic occurrence, in the investigated area at short depth from
the topographic surface, often results in forms of collapse.
INVESTIGATION PLANNING
According to the above, one can realize that the Casalabate area
can only rely on general hydrogeologic and geologic information
which fail to provide needed knowledge to establish the causes of
the disturbance, and the scientifi c data to allow consolidation actions,
owing to the considerable variability of the calcarenitic deposits from
one place to the other.
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Inoltre, le rocce calcarenitiche quaternarie sono interessate, come
si detto, da forme di paracarsismo che si manifesta con un ampio
intervallo di intensità, passando da piccoli condotti carsici posti in
corrispondenza della linea di riva fi no al crollo di cavità sotterranee
poste a breve profondità dal piano campagna.
Pertanto, per ricostruire nel dettaglio il complesso paracarsismo-
circolazione idrica sotterranea, si è impostato un piano di indagine
multidisciplinare, costituito da un rilievo geologico di dettaglio, in-
tegrato dalla trivellazione di sondaggi meccanici e da una indagine
geofi sica estesa a tutta l’area edifi cata (Fig. 3). Sulle acque di falda
sono state, inoltre, eseguite analisi chimico-fi siche e batteriologiche,
carotaggi termo-salinometrici e misure di velocità di fi ltrazione.
Per quanto attiene le indagini indirette, trattandosi di un ambiente com-
pletamente urbanizzato, si è escluso il ricorso ai metodi di telerilevamento;
infatti, le alterazioni e le manomissioni che ha subito il primo metro di sot-
tosuolo (ovvero quello che risulta il più importante in tale tipo d’indagine),
sono tali che certamente si sarebbero avute “risposte” fortemente disturba-
te se non fuorvianti. Così come altrettanto sconsigliabili risultano, per la
presenza dei fabbricati e di oggetti metallici interrati (fondazioni, serbatoi,
condutture), i metodi geofi sici che utilizzano campi naturali (gravimetria,
potenziale spontaneo) ed i metodi elettromagnetici a bassa frequenza.
Moreover the Quaternary calarenitic rocks, as said before,
are concerned by parakarstic forms with a wide range of inten-
sity from little karst channels, cut level to the shoreline, to the
collapse of underground cavities located at short depth from the
topographic surface.
Hence, in order to reconstruct in detail the parakarstism - ground-
water circulation system, a multidisciplinary investigation planning
has been worked out. It includes a detailed geological survey integrat-
ed with drilling of boreholes and by a geophysical investigation cov-
ering the whole built-up area (Fig. 3). In addition, chemical-physical
and bacteriological analyses, temperature, salinity, and fl ow velocity
measurements were carried out to groundwaters.
As for indirect investigations, being this a fully urbanized envi-
ronment, no remote surveying method has been resorted to. In fact,
alterations and violations occurred to the fi rst metre of the subsoil
(that is the most important portion in this type of investigation) are
such provide markedly distorted and even misleading “responses”.
As well as geophysical methods using natural fi elds (gravimetry,
spontaneous potential) and low frequency electromagnetic methods
are unadvisable, owing to the presence of buildings and underground
metal objects (foundations, reservoirs, pipes).
Fig. 1 - Schema geolitologica: 1) sabbie e dune costie-
re; 2) sabbie limose palustri; 3) terre rosse; 4)
depositi di duna fossile sciolti; 5) calcareniti
irregolarmnete cementate ( duna fossile)
- Geolithologic map. 1: sands and coastal dunes
2: slimy and marsh sands 3: terra rossa 4 : de-
posits of loose fossil dune 5 : irregularly ce-
mented calcarenites (fossil dune)
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G. C. CALÒ, F. MACRÌ, F. PICCINNI
& R. TINELLI
Alla luce di tali considerazioni, vista la natura calcarenitica del
sottosuolo, le piccole profondità implicate ed i motivi occulti di falla-
cità dei singoli metodi, sempre possibili in ambiente urbano, si è rite-
nuta più idonea una esplorazione georadar (D
ANIELS
, 1996; M
AGALDI
et alii, 2006), avendo cura di depurare i segnali riconducibili alle reti
di sottoservizi esistenti e le rifl essioni in aria dei fabbricati, dell’illu-
minazione pubblica, di cavi elettrici esterni, ecc..
Ovviamente tale indagine ha rappresentato la necessaria integrazione
di quelle dirette, costituite da una rete di 23 sondaggi geognostici (Fig. 2)
eseguiti a rotazione con carotaggio continuo con i quali è stato possibile
defi nire dettagliatamente la geologia dell’area in esame (Figg. 1 e 4);
tale rete è stata poi integrata da un pozzo di monitoraggio della falda
superfi ciale attrezzato con un idrometrografo per il rilievo, in continuo,
delle variazioni del livello della falda superfi ciale mentre su tutti gli altri
pozzi sono state eseguite misure periodiche del livello freatico (Fig. 5)
e del contenuto salino nonché carotaggi termosalinometrici (Fig. 6) ed
analisi chimiche delle acque di falda. Contestualmente le variazioni del
livello marino sono state registrate mediante un mareografo. Infi ne, per
acquisire informazioni sulla velocità di fi ltrazione delle acque sotterranee
su 5 sondaggi geognostici (Fig. 7) sono state condotte altrettante deter-
minazioni utilizzando il metodo della “diluizione puntiforme” in pozzo
singolo con l’impiego del KI come tracciante (L
OPEZ
et alii, 2009).
In the light of the above considerations, given the calcarenitic
nature of the subsoil, the occurrence of short depths, and the unknown
reasons causing the single methods to be deceptive, always likely in a
urban environment, a georadar investigation (D
ANIELS
, 1996; M
AGAL
-
DI
et alii, 2006) is deemed more suitable but taking care it is stripped
of any signals related to smaller services and the refl ections in the air
of buildings, public lighting, outer cables etc.
Clearly, the investigation has been integrated with a network of
23 direct geognostic surveys (Fig. 2) carried out in turn by continu-
ous boring which made known in detail the geology of the area under
study (Figs. 1 and 4). Said network, then, has been integrated with an
observation borehole monitoring the shallow aquifer, equipped with
a hydrometergraph to continuously detect level variations of the shal-
low aquifer, while periodic measurements of water level (Fig. 5), of
salinity, thermosalinometric measurements (Fig. 6) and groundwater
chemical analyses have been conducted for all the other logs. At the
same time seawater level variations have been recorded by means
of a tide gauge. In the end, to obtain information on the velocity of
groundwater fl ow, on 5 boreholes as many determinations have been
carried out by adopting the single-borehole - tracer dilution method
with the use of KI as tracer.
Fig. 2 - Litostratigrafi a dei pozzi S4, S7, S8, S9 e S11
- Lithostratigraphy of monitoring boreholes S4,
S7, S8, S9 and S11
background image
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RISULTATI E CONCLUSIONI
Dall’analisi integrata delle informazioni desunte dai sondaggi ge-
ognostici e dall’indagine georadar si è potuto rilevare che:
1. i litotipi normalmente presenti nella maggior parte del territorio indaga-
to sono classifi cabili come depositi di origine eolica appartenenti ad
un sistema di Dune Fossili costituito da calcareniti di colore giallo-
marroncino, irregolarmente cementate, a grana medio-grossolana,
con evidenti tracce di laminazione incrociata, tipica di questo tipo di
depositi subaerei (Figg. 1 e 4);
2. tali calcareniti si presentano più o meno sottilmente stratifi cate e
manifestano un grado di cementazione variabile sia in senso oriz-
zontale che verticale, sicché, dal punto di vista delle proprietà
fi sico-meccaniche, il loro grado di “qualità” varia da “molto sca-
dente” a “buono”( Fig. 2);
3. i litotipi calcarenitici di duna fossile presentano spessori di diversi
metri, giacché sono stati rinvenuti nel sottosuolo sino a profondi-
tà comprese tra -4 e -9 metri sotto il l.m.m (Fig. 4);
4. al di sotto dei depositi dunari fossili (Fig. 4) seguono depositi franca-
mente marini rappresentati da biocalcareniti e biocalciruditi di co-
lore biancastro, riccamente fossilifere e irregolarmente cementate;
5. non sono state rilevate cavità e/o condotti riconducibili a feno-
menologie di dissoluzione paracarsica, mentre, viceversa, esiste
un’elevata variabilità litologica, sia in senso verticale che oriz-
zontale, dei terreni su cui poggiano le fondazioni degli edifi ci.
RESULTS AND CONCLUSIONS
The integrated analysis of information obtained from logs and the
georadar investigation evidences that:
1. lithotypes normally present in most investigated territory can be
classifi ed as deposits of Aeolian origin belonging to a system of
fossil Dunes formed by medium-coarse grained, irregularly ce-
mented, yellow-light brown calcarenites with clear cross lami-
nation traces, typical of this kind of subaerial deposits (Figs. 1
and 4);
2. these calcarenites are more or less thinly stratifi ed with a varia-
ble degree of cementation both horizontally and vertically, their
“quality” degree ranges from “very poor “ to “good” (Fig.2);
3. the calcarenitic lithotypes of fossil dune are several metres thick:
they were encountered underground at depths between -4 and -9
below sea level (Fig.4);
4. beneath fossil dune deposits (Fig.4) merely marine deposits follow,
they are represented by richly fossiliferous whitish biocalcareni-
tes and biocalcirudites;
5. no cavities and/or channels referable to parakarstic dissolution phe-
nomena have been detected, while, on the contrary, grounds bea-
ring buildings foudations, appear highly variable both vertically
and horizontally from the lithologic standpoint.
Fig. 3 - Ubicazione dei sondaggi e dei profi li georadar: 1)
prospezione georadar; 2) pozzo; 3) pozzo per moni-
toraggio; 4) mareografo
- Site of geognostic and georadar profi les. 1: geora-
dar survey ,2: geognostic survey by piezometer, 3:
observation well, 4: borehole monitoring the tide
level
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Dalle indagini idrochimiche ed idrodinamiche è inoltre emerso che:
a) le acque sotterranee, che denotano carichi idraulici oscillanti fra i
30 cm e gli 80 cm s.l.m.(Fig 5), defl uiscono liberamente a mare
e presentano una netta stratifi cazione salina con valori di salinità
crescenti, nel giro di 5-6 m, da pochi mg a 3-4 gr/l;
b) detta stratifi cazione salina (Fig. 6) è ovviamente imputabile alla
presenza degli equilibri idrostatici tipici degli acquiferi costieri,
laddove le acque dolci di falda galleggiano, in virtù della propria
minore densità, sulle sottostanti acque marine di intrusione con-
tinentale;
c) il libero defl usso a mare delle acque di falda, rilevato con le mi-
Hydrochemical and hydrodynamic investigations also evi-
denced that:
a) groundwaters with hydraulic heads ranging from 30 cm to 80 cm
a.s.l. (Fig. 5) fl ow freely to the sea and show a clear-cut saline
stratifi cation with salinity values which, in the space of 5-6-m,
increase from a few mg to 3-4 gr/l;
b) said saline stratifi cation (Fig. 6) is obviously to be referred to
the presence of hydrostatic equilibria typical of coastal aquifers,
where fresh groundwaters, owing to their lesser density, fl oat on
top of intruding seawaters;
c) the unimpeded discharge to the sea of groundwaters, detected by
Fig. 4 - Sezione idrogeologica: 1)
sabbie e dune costiere; 2)
materiale di riporto/terre-
no vegetale; 3) terre rosse;
4) sabbie limose palustri;
5) duna fossile; 6) biocal-
careniti, biocalciruditi
- Hydrogeological section:
1) sands and coastal
dunes; 2) fi llings/top soil;
3) terra rossa; 4) slimy
marsh sands; 5) fossil
dune:s; 6) biocalcaren-
ites and biocalcirudites
Fig.5 - Carta delle isofreatiche; 1) piezometro; 2) isofreatica; 3)
direzione principale di fl usso.
- Map of water-table contour; 1) piezometer; 2) water-
table contour (m a.s.l.); 3) underground fl ow direction
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sure della velocità di fi ltrazione (Fig. 7), si esplica lungo tutta
la colonna idrica in maniera disomogenea, giacché gli orizzonti
più permeabili, che fanno riscontrare valori di V
f
dell’ordine di
200-300 cm/g; risultano localizzati a circa 3 m sotto il livello
statico, mentre sopra e sotto tale livello si rilevano V
f
di circa 50
cm/g se non addirittura inapprezzabili.
Nel complesso, i risultati della campagna di indagine hanno evi-
denziato che, contrariamente a quanto era stato ipotizzato inizialmente,
i fenomeni di dissesto statico che hanno lesionato irrimediabilmente un
gran numero di edifi ci, non sono stati causati dal cedimento della volta
di cavità ipogee, ma dall’incidenza e dal concorso di vari fattori, tra cui:
- le cattive e, in alcuni casi, pessime, caratteristiche geotecniche dei
terreni di fondazione degli edifi ci;
- la mancata preventiva caratterizzazione geotecnica degli stessi e la conse-
guente inadeguatezza strutturale delle tipologie di fondazione adottate;
- l’immissione nel sottosuolo di acque pluviali che hanno determinato il di-
lavamento e l’asportazione della frazione fi ne dei terreni di fondazione.
measuring the velocities of the groundwater fl ow (Fig. 7) takes
place along the whole water column in a not homogeneous way,
given that the most permeable levels, with V
f
values of the or-
der of 200-300 cm/d are located at about 3 m below the static
level, while above and below this level, V
f
values are about 50
cm/d or even
negligible.
As a whole, contrary to previous assumptions, the results of the
investigation campaign pointed out that the static disturbance phe-
nomena which irremediably damaged number of buildings, were not
provoked by the collapse of the cavities vaults in the subsoil, but by
the incidence and combination of different factors among which:
- the poor, and in some cases, very poor geotechnical characteristics
of the foundations of buildings;
- the lack of preventive geotechnical characterization of foundations
and the resulting structural inadequacy of foundations resorted to;
- the letting of rainwater into the subsoil causing the fi ne fraction of
the foundations grounds to be leached and carried away.
Fig. 6 - Carotaggi termosalinometrici nei pozzi S4, S7, S8, S9, e S11
- Thermosalinometric logs on S4, S7, S8, S9 and S11 boreholes
Fig. 7 - Velocità di fi ltrazione rilevate nei pozzi S4, S7, S8, S9, e S11
-
Groundwater
fl ow measurements on S4, S7, S8, S9 and S11 boreholes
background image
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& R. TINELLI
Se ne conclude che il rischio idrogeologico incidente sull’area di
Casalabate sia imputabile in prima istanza alle pessime proprietà fi sico-
meccaniche del terreno e che tale rischio può essere affrontato tramite
una puntuale caratterizzazione geotecnica del suolo che consenta, di
conseguenza, una idonea progettazione delle strutture di fondazione.
In conclusion, the hydrogeological risk of Casalabate area is like-
ly to be fi rstly ascribed to the very poor physical-mechanical proper-
ties of the ground, and it can be tackled by means of an accurate geo-
technical characterization of the ground thus allowing an appropriate
projecting of foundations to be worked out.
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Received October 2010 - Accepted December 2010
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