La Norvegia subisce pericolose frane a causa del suo suolo ricco di argilla. Per la sua tesi di laurea magistrale in ingegneria civile all'EPFL, Mathilde Metral ha delineato i passi che gli ingegneri geotecnici del paese possono intraprendere per migliorare il modello di computer predittivo che stanno attualmente sviluppando.

Le forti piogge che investono l'Europa con frequenza crescente possono essere particolarmente dannose in Norvegia, dove il terreno ricco di argilla è suscettibile di frane. Nell'ambito della sua tesi di laurea magistrale in ingegneria civile, Mathilde Metral ha lavorato con l'Istituto geotecnico norvegese (NGI) per testare il modello al computer che gli ingegneri stanno sviluppando per prevedere le frane di argilla. "Volevo applicare concetti geotecnici per aiutare a prevenire i disastri naturali, " dice. "Il mio interesse per questo argomento deriva dalla sfida di indagare su questi complessi fenomeni e dalle attività alpinistiche che mi piace fare." Metral ha collaborato con il Laboratorio di Meccanica del suolo (LMS) dell'EPFL, diretto dal Prof. Lyesse Laloui, per la sua ricerca. La proposta di lavorare con NGI, nota in tutto il mondo per la sua esperienza nei terreni argillosi, è arrivata da Alessio Ferrari, ricercatore associato presso LMS e relatore di tesi di Metral.

La Norvegia ha subito tre importanti frane negli ultimi 12 anni a causa della natura instabile della sua argilla veloce. Il primo evento si è svolto a Kattmarka il 13 marzo 2009, quando una frana ha portato via diversi edifici e un tratto di autostrada. Quindi, il 10 novembre 2016, una massa fluente di argilla viva ha ucciso tre operai edili a Sorum. E il 30 dicembre 2020 a Gjerdrum, un villaggio con 5, 000 residenti a nord-est di Oslo, una frana ha raso al suolo 30 abitazioni. Quel disastro ha lasciato nove morti, con una persona ancora dispersa e circa 1, 000 persone che devono essere evacuate.

Una sfida tecnologica

Gli ingegneri norvegesi lavorano da diversi anni per sviluppare un modello informatico in grado di prevedere tali catastrofi. Ma i meccanismi coinvolti sono complessi, e modellarli richiede un bel po' di ricerca, tentativi ed errori. La tesi di Master di Metral prevedeva di testare la robustezza del modello degli ingegneri vedendo come poteva replicare bene le frane del 2009 e del 2016. Ha eseguito calcoli a ritroso, eseguire il modello in base ai parametri utilizzati al momento per determinare cosa avrebbe previsto il modello e cosa era ancora necessario per una previsione accurata.

"I pendii argillosi della Norvegia sono stabili solo in ambienti marini. Ma poiché il clima della Norvegia sta cambiando e le forti piogge stanno rimuovendo il sale naturalmente presente nel suolo, il terreno può facilmente crollare come un castello di carte, " dice Metral. "È una vera minaccia per le case e le infrastrutture vicine." Gran parte di ciò che rende le frane di argilla così difficili da prevedere è che gli ingegneri devono applicare le leggi fondamentali della meccanica dei fluidi alle sostanze geotecniche classiche. La gamma di variabili che hanno da tenere in considerazione nelle loro equazioni includono la topografia e la densità del suolo, stress di snervamento negli stati intatti e fluidi del suolo, e la qualità dei dati sulla composizione del suolo ottenuti durante i rilievi del terreno.

I limiti del software

"Sono stato in grado di identificare dove si trovavano le aree di deposizione per gli eventi del 2009 e 2016 e calcolare il probabile intervallo di tempo per le frane, " dice Metral. "Il modello NGI ha fatto un buon lavoro nel replicare quello Kattmarka. Ma per Sorum, era difficile sapere quali fossero le condizioni del suolo in quel momento, perché le mappe topografiche sono più antiche e all'epoca erano in corso lavori di costruzione." Testando effetti che non erano stati studiati in precedenza e che non sono ancora utilizzabili, Metral ha aiutato gli ingegneri NGI a perfezionare i loro criteri di selezione e a comprendere meglio i limiti del loro software.

Questi tipi di modelli predittivi stanno diventando sempre più importanti con l'aumento del riscaldamento globale, secondo Ferrari:"Il riscaldamento globale sta amplificando fenomeni come precipitazioni estreme, degradazione del permafrost e aumento dello scioglimento della neve. Come conseguenza, l'impatto delle frane probabilmente aumenterà nelle aree suscettibili. Sviluppando e perfezionando il software di modellazione, come quello che ha fatto Mathilde per la sua tesi di laurea magistrale, saremo in grado di anticipare meglio le potenziali conseguenze delle frane e mitigare i relativi rischi".