Questo documento descrive le attività di validazione di un modello numerico di propagazione delle frane, basato sul metodo SPH, svolte nel 2004-2005 nell’ambito del progetto di Ricerca di Sistema SISET – sottoprogetto SITER- Workpackage 1, Milestone 1.6 Sviluppo di una metodologia innovativa per lo studio dei fenomeni di innesco e propagazione di frane: validazione dei modelli. Scopo finale del lavoro è il confronto fra misure sperimentali e risultati di un modello matematico generale atto a simulare la propagazione di frane. Il codice di calcolo realizzato è stato sviluppato nell’ambito del Workpackage 1, Milestone 1.4 (Sviluppo di una metodologia innovativa per lo studio dei fenomeni di innesco e propagazione di frane: sviluppo dei modelli di propagazione) ed è integrato con il modello di propagazione delle onde sviluppato nell’ambito del Workpackage 2, Milestone 2.2 (Modelli numerici per la previsione dell’onda causata da una frana in un bacino: sviluppo di un modello di propagazione dell’onda accoppiato con quello della propagazione della frana). La propagazione di frane (fanghi, colate detritiche, ecc.) è assimilabile al moto di fluidi viscosi con opportune proprietà. L’entità dei fenomeni e la gravità dei danni che una frana può causare dipendono da vari fattori quali la natura della frana (dal blocco rigido di roccia alla colata di fango), il volume e l’energia della frana, le caratteristiche plano-altimetriche e geologiche del versante, la presenza di insediamenti o di strutture di protezione. I modelli numerici finora sviluppati sono in grado di trattare solo masse fluide con caratteristiche piuttosto specifiche (per esempio solo ammassi detritici tipo debris-flow o solo certe colate di fango). Si è cercato dunque di superare tali limitazioni con lo sviluppo di un nuovo tipo di modello che consente la simulazione di fenomeni comprendenti la più vasta famiglia possibile di curve reologiche. Si sottolinea inoltre che, in relazione al problema della caduta di frane negli invasi, il modello numerico è in grado di considerare simultaneamente massa franosa e volume liquido invasato e quindi l’interazione dinamica fra questi. La metodologia numerica impiegata è conosciuta con il nome di SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics); relativamente nuova per quanto concerne le applicazioni a problemi di ingegneria idraulica, permette di riprodurre tutta una serie di effetti dinamici che “rompono” la continuità del mezzo fluido e che, per questo fatto, risultano di difficile simulazione con i metodi numerici tradizionali. Le caratteristiche innovative del codice di calcolo hanno comportato la necessità di verifiche specifiche per ogni classe di comportamento reologico. Laddove possibile sono state utilizzate le soluzioni analitiche disponibili per alcune configurazioni aventi geometria semplice; si è inoltre fatto riferimento a misure

sperimentali documentate in letteratura e ad esperimenti svolti per l’occasione presso il laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Idraulica e Ambientale dell’Università degli Studi di Pavia. Il modello si è dimostrato in grado di riprodurre la dinamica rapida di masse fluide newtoniane e non newtoniane, a superficie libera. Tali fasi fluide possono simulare il comportamento di varie tipologie di masse franose, dalla massa granulare alla colata di fango.