Cerchiamo di fare brevemente un po' di chiarezza!
Innanzitutto cerchiamo di rispondere alla domanda fondamentale: che cos'è la liquefazione?
La liquefazione (termine usato per la prima volta, nel 1920, dall'ingegnere Allen Hazen nell'articolo "Hydraulic-Fill Dams" sui "Transactions of the American Society of Civil Engineers") è quel processo che porta un terreno a perdere improvvisamente forza, o meglio, resistenza alle sollecitazioni di taglio, per mano di un violento scuotimento dovuto a un forte sisma.
Tuttavia, è necessario specificare che non tutti i suoli tendono a liquefarsi a causa di un terremoto.
Infatti, tale fenomeno riguarda i terreni sabbiosi, limosi o argillosi, saturi d'acqua (come i paleoalvei della bassa pianura emiliana), i quali, sotto le sollecitazioni provocate dalle onde sismiche, tendono ad assumere la consistenza di un fluido, o quantomeno di un liquido pesante.
In sintesi, avviene una sorta di passaggio improvviso dallo stato solido a quello fluido-liquido.
Il suddetto processo si verifica solitamente quando, sotto l'effetto di carichi applicati o forze idrodinamiche, la pressione dell'acqua nei pori del terreno, chiamata (non a caso) pressione interstiziale, aumenta man mano fino ad eguagliare la pressione totale di confinamento.
Un terreno soggetto a liquefazione, alla stregua dell'acqua, non può sopportare il peso di ciò che vi è confinato sopra.
Ne consegue che il suolo liquefatto, sotto tale peso, è costretto a risalire in superficie come mulinelli o "vulcanetti di fango", in corrispondenza delle fratture del terreno.
Altre possibili conseguenze della liquefazione sono:
- cedimenti nel terreno;
- perdita di sostegno per quanto concerne le fondamenta degli edifici;
- galleggiamento di infrastrutture sepolte (oleodotti, serbatoi, ecc.), le quali risultano più leggere del terreno circostante liquefatto;
- nei pressi di torrenti e fiumi, la superficie secca può scorrere lateralmente sul terreno liquefatto, alla stregua di una frana. Questo fenomeno è detto lateral spreading e può comportare ingenti danni alle abitazioni. Si manifesta come una serie di lunghi strappi e lacerazioni del terreno, come mostra la seguente immagine:
Pensate che a Niigata, in Giappone, il 16 giugno 1964 si verificò un sisma di magnitudo 7,5 che provocò il ribaltamento di decine di edifici, ben edificati dal punto di vista antisismico (a differenza di quelli italiani!), ma, purtroppo, poggianti su depositi sabbiosi saturi d'acqua: la completa liquefazione fu inevitabile.
Per concludere, vorrei riportare un passo molto interessante dal libro Aria, acqua, terra e fuoco (volume 1) di Fabio Vittorio De Blasio, relativo alla liquefazione e al Colosseo:
"Iniziato negli anni dell'imperatore Vespasiano (che regnò dal 69 al 79 d.C.) e finito dal figlio Tito, il Colosseo nacque col nome di anfiteatro Flavio per cancellare la memoria di Nerone e inaugurare i Flavi al potere di Roma. Il nome successivo di Colosseo ricorda la presenza di un'enorme statua nelle vicinanze, oggi scomparsa. Il Colosseo doveva apparire nell'antichità con le mura perimetrali tutt'intorno la struttura in maniera perfettamente simmetrica. Oggi però manca completamente il muro esterno rivolto verso sud, tanto che il Colosseo appare asimmetrico. Cosa è successo al monumento simbolo di Roma? Fin dalla sua fondazione, l'Urbe non fu mai immune da scosse sismiche provenienti soprattutto dai colli Albani. Il V e l'VIII secolo furono fra i periodi sismicamente più attivi, ma fu il terremoto del 1348 a fare i danni maggiori. Come risultato di questi sismi, una gran parte delle mura esterne del Colosseo crollarono. Gli enormi blocchi caduti furono riutilizzati per la fabbricazione di altri edifici cittadini o semplicemente cotti per produrre calcina! Per quale motivo la parte sud fu così colpita mentre il resto delle mura perimetrali rimase in piedi? Secondo studi recenti mentre la parte nord poggia su sedimenti piuttosto antichi (pleistocenici), la parte sud fu edificata sui sedimenti alluvionali più recenti di un piccolo affluente del Tevere. Gli ingegneri romani non potevano saperlo, ma costruirono il Colosseo per metà su suolo solido e per metà su terreno di cattive caratteristiche sismiche. È stato dimostrato con simulazioni al computer che a causa di questa disomogeneità la parte sud del Colosseo fu molto più colpita dai terremoti appenninici di quella nord...Il primo a notare che un sedimento superficiale poco coerente può amplificare le oscillazioni del terreno fu un sismologo statunitense, John Milne, nel 1898. Quando un'onda si propaga da un mezzo molto rigido come la roccia a uno poco rigido come le argille, deve diminuire di velocità. Poiché l'energia delle onde deve conservarsi, l'ampiezza dell'onda deve aumentare per compensare la diminuzione di velocità. Un aumento di ampiezza significa oscillazioni del terreno maggiori. Questo fenomeno non riguarda solo le onde sismiche ma anche altri fenomeni ondulatori come gli tsunami. Pertanto, fra le 3 costuzioni [nella] figura [seguente], è quella in A, totalmente appoggiata su roccia solida (in grigio scuro) a essere più sicura.
La costruzione in B, che sorge sopra sedimenti incoerenti come possono essere le argille di un antico lago o sabbie di un'ansa fluviale (grigio chiaro), durante un terremoto è soggetta a fenomeni di amplificazione delle onde sismiche. Infine l'edificio C, per metà su terreni rigidi e per l'altra metà su quelli poco consolidati, rappresenta un po' la situazione del Colosseo. La parte su suolo rigido subisce solo l'effetto diretto del terremoto, senza amplificazioni aggiuntive. Ma la parte sinistra, sul terreno poco consolidato, può subire maggiore distruzione. I danni subiti possono essere particolarmente gravi in quanto il suolo reagisce in maniera così diversa nelle 2 parti. Le caratteristiche del suolo sono quindi assai importanti per valutare la distruzione provocata da un terremoto. Quante volte abbiamo pensato al suolo come qualcosa di eternamente rigido? Ne siamo proprio sicuri? [Si pensi ad esempio al] terremoto avvenuto a Niigata nel 1964...La liquefazione del suolo non è rara. È stata osservata in terremoti come quelli di Loma Prieta del 1989 o di San Francisco del 1906...È possibile che l'origine del cedimento del suolo nella parte sud del Colosseo sia stata anche una parziale liquefazione. Secondo un'antica profezia apparsa per la prima volta in un manoscritto dell'VIII secolo, il Colosseo rimarrà in piedi fino a quando non cadrà l'intera città di Roma; e se crolla Roma, il mondo intero la seguirà. Per fortuna del mondo il Colosseo ha resistito a molti terremoti ed è ancora in piedi, con qualche ferita"!
Come ciliegina sulla torta, 2 suggestivi video sulla liquefazione:
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