Cosa è una
FRANA

La frana è uno dei fenomeni tanto frequenti da essere percepito, comunemente, come scarsamente rischioso. Tuttavia, sia perché può presentarsi associato ad altri eventi (terremoti, alluvioni, ecc.), sia perché può assumere dimensioni notevoli, è uno dei fenomeni da conoscere a fondo.

Per comprendere la causa dei fenomeni franosi bisogna ricordare che anche il suolo, come ogni altra cosa, è sottoposto alle leggi della fisica. In particolare, il suolo è sottoposto alla azione della forza di gravità, che spinge verso il basso le sue particelle, ed quella dell'attrito che ne ostacola il movimento.Il punto di equilibrio fra queste due forze dipende dal tipo del suolo.

Se facciamo cadere della polvere su un piano orizzontale (animazione a lato) questa forma un cono dai fianchi più o meno ripidi secondo la quantità di attrito che le particelle di polvere esercitano fra loro: più alto sarà l'attrito, maggiormente acuto sarà il cono.

La pendenza del fianco del cono rispetto al piano orizzontale è detta "angolo di attrito" e rappresenta il punto di equilibrio fra la forza di gravità e quella esercitata dall'attrito.

L'angolo di attrito, che è caratteristico per ogni materiale, varia, però, al variare delle condizioni di umidità.

Se lasciamo cadere della sabbia asciutta, il cono che si forma ha fianchi moderatamente ripidi ed altrettanto ripidi saranno quelli formati dalla caduta di polvere di argilla.

Se entrambi i coni vengono abbondantemente bagnati (animazione a lato) il loro "angolo di attrito" si modifica in modo evidente: il cono di sabbia riduce la propria pendenza pur mantenendo una forma conica; viceversa l'argilla tenderà a disporsi sul piano orizzontale perdendo rapidamente la forma originaria.

Questo comportamento dei materiali, siano essi "incoerenti" (cioè formati da particelle separate le une dalle atre come per la sabbia e l'argilla) oppure "cementati" (cioè con le particelle saldate le une alle altre come nel caso delle rocce), è all'origine dei fenomeni franosi.

Nella illustrazione seguente viene mostrato il fianco di una montagna composto da uno strato di materiali incoerenti (sabbia, ghiaia, ecc.) che copre lo strato sottostante di materiale cementato (roccia).

Questo materiale incoerente si è formato a causa della erosione della parte alta della montagna per effetto degli agenti atmosferici e si è lentamente depositato verso il fondo valle secondo il proprio angolo di attrito caratteristico.

Se il deposito del materiale incoerente avviene lentamente ed in modo costante nel tempo, il succedersi delle stagioni e degli anni riesce a modellare altrettanto lentamente "l'angolo di attrito" fino a raggiungere un elevato grado di equilibrio fra le forze che agiscono sulle particelle del suolo.

Viceversa qualsiasi mutamento repentino di queste ultime, renderà l'equilibrio instabile ed esporrà il suolo al rischio di frana.

Se ad esempio il fianco della stessa montagna viene colpito da piogge eccezionali, i materiali incoerenti che lo ricoprono si imbevono di acqua modificando progressivamente il proprio "angolo di attrito". Se le piogge proseguono, verrà superato il punto di equilibrio raggiunto con la normale piovosità e la pendenza del suolo sarà maggiore di quella consentita dall'angolo di attrito caratteristico per quel grado di umidità dei materiali provocandone la frana.

Questo tipo di frane, dette "smottamenti" ( o frane a cucchiaio, per la loro forma) sono tipiche nei materiali incoerenti per i quali sia stato superato l'angolo di attrito caratteristico a causa della maggiore umidità.

Tuttavia l'acqua può agire anche in modo più diretto ed imprevisto. La circolazione delle acque sotterranee dipende dalla porosità del terreno: la pioggia penetrando nel terreno si fa strada diffondendosi nei materiali permeabili ma scivolando lungo le superfici di quelli impermeabili.

Questo comportamento, favorito dalla presenza di fratture nelle rocce, da caverne ed anfratti, è all'origine della comparsa delle acque sorgive superficiali che affiorano laddove la pressione dell'acqua nella "vena" riesce a vincere la resistenza dello strato di materiale incoerente.

In presenza di piogge eccezionali, per quantità o durata, la quantità d'acqua presente nella vena sotterranea può aumentare in modo consistente e, per pressione, rendere attive nuove infiltrazioni sui fianchi della montagna.Se la pressione della colonna d'acqua si esercita direttamente fra lo strato di materiale incoerente (di natura argillosa) e quello di materiale cementato, può arrivare a provocarne il distacco dando vita ad una "frana di colata" caratteristica per essere costituita da fango molto liquido.

Se invece la pressione della colonna d'acqua attiva infiltrazioni fra diversi strati di materiali cementati può provocarne lo scivolamento gli uni sugli altri lungo i cosiddetti piani di frattura.

Si ha così la cosiddetta "frana di scivolamento" caratterizzata dal movimento di massi talvolta di notevoli dimensioni.

Anche in superficie la circolazione delle acque è spesso all'origine di fenomeni franosi modificando il profilo dei pendii. Ad esempio il ruscellamento delle acque a seguito di piogge eccezionalmente intense può erodere in più punti lo strato superficiale di un pendio montano dando vita a pendenze più accentuate rispetto a quelle consentite dall'angolo di attrito di quel tipo di suolo.

Di gran lunga più frequente è l'azione compiuta da torrenti e fiumi sui fianchi dell'alveo.

L'escavazione dei materiali sotto il pelo d'acqua può raggiungere dimensioni tali da provocare il crollo degli strati di terreno soprastanti privati d'appoggio: in questo caso si parla di "frane di crollo" ed il fenomeno può interessare sia terreni incoerenti che cementati.

Si è visto che una delle ragioni dell'origine di una frana risiede nella modifica dell'angolo di attrito caratteristico per ogni materiale.

Nel caso dei materiali incoerenti asciutti l'attrito fra le particelle non risente della loro disposizione: diverso è il caso per i materiali cementati che, come abbiamo visto, possono franare a loro volta (frane di scivolamento, frane di crollo).

In natura i materiali cementati (le rocce) sono disposti uno sull'altro in strati più o meno obliqui. Fra uno strato e l'altro di roccia si trova, spesso, un sottile strato di materiale più friabile ed incoerente. La disposizione di questi strati può favorire o ritardare la comparsa di una frana.

Nella immagine a lato viene mostrata una valle scavata da un torrente nei fianchi di una montagna. Come si vede, su un fianco dell'alveo ciascuno strato è disposto in modo quasi ortogonale  rispetto al pendio sostenendo (come una mensola) gli strati superiori: questa disposizione degli strati del suolo, che offre la maggiore resistenza meccanica allo scivolamento a valle dei materiali, è detta a reggipoggio. Sul lato opposto invece ciascuno strato è disposto in modo quasi parallelo al pendio costituendo un vero e proprio "scivolo" per gli strati superiori: questa disposizione degli strati del suolo, che offre la minore resistenza meccanica allo scivolamento dei materiali, è detta a franapoggio.

In una valle che abbia i fianchi disposti come nell'immagine è prevedibile che i fenomeni franosi siano più frequenti sul lato di franapoggio piuttosto che su quello di reggipoggio.

Esistono poi altri fattori che influenzano l'eventualità che si produca una frana ritardandone od favorendone la comparsa. Di gran lunga il più importante è rappresentato dalla vegetazione che copre lo strato superficiale del pendio. Le radici della vegetazione, affondando nel terreno, ne trattengono le particelle aumentando complessivamente l'attrito che ne ostacola lo scivolamento una sull'altra all'origine della frana. Questa, che può considerarsi una regola generale, viene talvolta smentita provocando effetti opposti a quelli attesi. E' il caso di un bosco che sia stato mal gestito oppure che sia stato percorso da un incendio. La vegetazione arborea, morendo, lascia che le radici marciscano nel terreno creando così nuove vie di infiltrazione profonda delle acque ed indebolendo la struttura superficiale del suolo. Perfino la vegetazione in pieno sviluppo può talvolta essere all'origine del fenomeno franoso: un bosco di alto fusto in cui le chiome degli alberi offrano eccezionali resistenze al vento, a causa della scarsa elasticità dei tronchi, farà sì che la spinta del vento sia trasmessa alle radici scalzando il terreno da esse trattenuto.

Dunque la frana è l'esito finale di fenomeni tanto diversi e complessi quanto grandiosi: il profilo delle montagne, quale oggi lo vediamo, è stato disegnato dalle frane; perfino le grandi e fertili pianure alluvionali sono state formate dalle particelle dei materiali che i torrenti ed i fiumi hanno strappato alle frane cadute nel loro alveo nel corso di molti millenni.

Per quanto grandioso e complesso il fenomeno della frana, questo rimane uno dei pochi eventi naturali per i quali è possibile prevederne l'evoluzione e, quindi, tracciarne i limiti di sicurezza.

Considerando, ad esempio, la dinamica di un possibile smottamento se ne può stabilire, preventivamente,  il nuovo punto di equilibrio statico e quindi quale sarà il punto in cui si arresterà il fronte della frana.

Tutto questo presuppone però tanto la conoscenza del territorio quanto il rispetto per i ritmi con cui la natura modella la superficie del mondo: con questa consapevolezza è ora possibile affrontare il fenomeno franoso.