Le trincee sismiche sono fratture beanti nella roccia la cui genesi ed evoluzione è strettamente connessa con l’attività sismica, assumendo pertanto una connotazione di “neotettonica”. Il loro studio si basa sulla posizione, geometria, apertura, profondità, materiale di riempimento e – soprattutto – sul loro stato di conservazione, mentre la loro evoluzione dipende da particolari campi di stress.
Con l’articolo che segue (lungi dall’essere esaustivo dell’argomento!) si è cercato di esplorare l’influenza dei campi di stress nei confronti dell’apertura delle trincee sismiche, tramite analisi dinamiche ad elementi finiti eseguite applicando un accelerogramma reale a due mezzi, l’uno simmetrico e l’altro asimmetrico; i risultati hanno dimostrato che soltanto nell’ultimo caso si assiste ad una deformazione permanente del mezzo (leggasi apertura della trincea).
In un mezzo delimitato da una superficie orizzontale, infinitamente estesa nella stessa direzione, lo stato tensionale è descrivibile attraverso un tensore doppio simmetrico nel quale gli sforzi tangenziali sono nulli per simmetria mentre le sole tensioni presenti (lungo la diagonale principale) sono di compressione (e/o trazione) e raggiungono il loro valore massimo (per i dettagli si veda: Meccanica del Continuo, capitolo 3, e Meccanica delle Terre, capitolo 6).
Si immagini, come punto di partenza, di applicare una fessura di profondità limitata a tale condizione di perfetta simmetria (figura 1) e successivamente di eseguire l’analisi dinamica simulando un terremoto tramite l’utilizzo di un accelerogramma reale.
Come si vede facilmente dalla figura 2, la deformazione residua – espressa in termini di apertura della fessura – è praticamente trascurabile anche se lo spostamento orizzontale massimo è stato prossimo ai 5.5 centimetri.
Quale passaggio successivo si pensi di ripetere la medesima simulazione applicata, questa volta, ad un mezzo asimmetrico (figura 3) il cui stato tensionale – non valendo più le condizioni di simmetria di figura 1 – è descritto da tutte le componenti del tensore di sforzo.
In questo caso, nonostante:
- sia stato applicato il medesimo accelerogramma del caso precedente,
- gli spostamenti massimi siano comparabili con quelli di figura 2,
gli spostamenti orizzontali e verticali residui del lembi della fessura non sono più trascurabili, permanendo la deformazione di figura 4.
La simulazione eseguita, pur avendo un carattere puramente esplorativo, dimostra che l’apertura (non la genesi) di fratture in occasione di eventi sismici richiede che sia presente una condizione di asimmetria alla quale compete uno stato tensionale complesso.
A tal proposito si analizzi i grafici delle seguenti figure 5, 6 e 7 nelle quali sono poste a confronto le time-history degli sforzi orizzontali, verticali e di taglio misurate nei due elementi finiti di sommità posti ai lati della fessura.
Dai grafici di figura 7 emerge, in particolare, che gli sforzi di taglio massimo sono confrontabili tra loro (si noti la differente scala); inoltre che nel caso di perfetta simmetria gli stessi sono identici per i due lembi contrapposti della fessura mentre assumono valori differenti nel caso asimmetrico.
La figura che segue mostra, infine, un esempio di trincea sismica su piano inclinato.
Dai grafici di figura 7 emerge, in particolare, che gli sforzi di taglio massimo sono confrontabili tra loro (si noti la differente scala); inoltre che nel caso di perfetta simmetria gli stessi sono identici per i due lembi contrapposti della fessura mentre assumono valori differenti nel caso asimmetrico.
La figura che segue mostra, infine, un esempio di trincea sismica su piano inclinato.
