La pagina popolafraz.php funziona correttamente giusto non da errori lato server?
Hai verificato?
Comunque, quando scateni l'evento onchange della prima select richiami la pagina popola.php che stampa i risultati della query sostituendo la select originale.
Ma la nuova select comune della pagina popola.php non ha l'evento onchange
Select originale pagina index.php
<select title="selezionare il comune di appartenenza" name="comune" id="comune" onChange="java-scriptopolaElemento2('selectFrazione', 'popolafraz.php', 'get', 'id_comune='+this.value);"> (per riferirsi ad una option la sintassi corretta è this.options[this.selectedIndex].value il metodo da te utilizzato potrebbe non funzionare su alcuni browser)
e la sostituisci con quella di popola.php:
<select title=\"selezionare il comune di appartenenza\" name=\"comune\" id=\"comune\"><option value=\"0\">-----Tutti-----</option>"
ma l'onchange dov'è finita?