Indagini Geofisiche

TOMOGRAFIA SISMICA

Con questa tecnica, si identificano le caratteristiche sismiche dei suoli e il profilo di velocità delle onde compressionali Vp.

L’indagine sismica a rifrazione ad onde di compressione consiste nella energizzazione del sottosuolo e nella registrazione degli arrivi delle onde P, rifratte in corrispondenza di geofoni verticali, disposti secondo un allineamento con interassi tra i geofoni e lunghezza totale dello stendimento, tali da permettere un’adeguata profondità di indagine.

La misura dei tempi di arrivo delle onde P ai diversi geofoni permette di ricostruire l’andamento e la profondità del rifrattore e permette anche di calcolare le caratteristiche elastiche dinamiche dei terreni e degli ammassi rocciosi investigati.

 Attrezzatura: sismografo a 24 canali, con possibilità di stack degli impulsi sismici, filtri analogici e digitali programmabili (filtri attivi tipo high pass, band pass e band reject), guadagno verticale del segnale (in ampiezza) e sensibilità tra 6 e 92 decibel, registrazione dei dati in digitale per elaborazioni successive con formato in uscita minimo a 16 bit; 24 geofoni verticali a frequenza propria variabile tra 8 e 14 Hz; sistema di energizzazione adeguato alla profondità di indagine; potrà essere costituito da mazza, cannoncino sismico calibro 8 oppure da cariche di esplosivo.

TOMOGRAFIA ELETTRICA

L’indagine geoelettrica consiste nell’immettere una corrente continua nel terreno tramite due  elettrodi A e B (AB = dipolo di corrente o di intensità) e nel misurare la caduta di potenziale, dovuta alla resistenza del terreno al passaggio della corrente elettrica, in corrispondenza di due elettrodi M ed N (MN = dipolo di misura o di potenziale). Attraverso la determinazione della resistività del terreno, l’indagine consente di ricostruire indirettamente il profilo litostratigrafico del terreno.

Questo tipo di indagine, che potrà essere eseguita con diverse configurazioni (Wenner, dipolo-dipolo o Schlumberger), abbinata all’indagine con georadar, può essere utilizzata con successo nella definizione della geometria e dello spessore di strutture sepolte a piccola profondità, come ad esempio plinti di fondazione; questo tipo di indagine infatti è in grado di mantenere, per profondità non superiori, in questo caso, a 10 m da p.c., risoluzioni apprezzabili del variare della resistività del semispazio indagato.

 Attrezzatura: La strumentazione utilizzata (fino a 48 canali, espandibile) è Mangusta System MC 48-96 della Ambrogeo mentre l’inversione tomografica viene eseguita mediante il software Res RES2DINV della GEOTOMO INTERNATIONAL.

M.A.S.W.

La metodologia M.A.S.W. (Multichannel Analysis Surface Waves) finalizzata alla determinazione della sismostratigrafia in onde di taglio (S).

Con questa tecnica, si identificano le caratteristiche dinamiche dei suoli e il profilo di velocità delle onde di taglio Vs, al fine di progettare e/o prevedere il comportamento delle opere soggette ad azioni dinamiche (sisma, vento, vibrazioni, esplosioni, etc…).

Lo scopo dell’indagine MASW è quello di determinare le Vs30 per definire la classificazione sismica del suolo per il calcolo dell’azione sismica di progetto in ottemperanza alla normativa sismica in vigore.

Il metodo MASW è una tecnica di indagine non invasiva.

 Attrezzatura: sismografo della “Ambrogeo”; Due cavi multicanale (12) per il collegamento con i sensori e 24 geofoni verticali da 4,5 Hz.

HVSR

La caratterizzazione sismica dei terreni tramite la tecnica sismica passiva (tecnica dei rapporti spettrali) o HVSR (Horizzontal to Vertical Spectral Ratio - Metodo di Nakamura) è finalizzata all’individuazione della frequenza caratteristica di risonanza di sito e delle discontinuità sismiche che sono correlabili ai cambi litologici presenti sia all’interno della copertura che al contatto copertura-bedrock.

Per la determinazione delle velocità delle onde di taglio (Vs) e per una corretta caratterizzazione dei litotipi investigati si utilizza un codice di calcolo appositamente creato per interpretare i rapporti spettrali (HVSR) basati sulla simulazione del campo d’onde di superficie (Rayleigh e Love) secondo la teoria descritta in AKI (1964) e Ben-Menahem e Singh (1981); Arai e Tokimatsu, 2004).

Il metodo di acquisizione si dice passivo in quanto il rumore non è generato ad hoc, come ad esempio le esplosioni della sismica attiva (sismica a rifrazione), ma è il rumore naturale definito come “microtremore”. I risultati che si possono ottenere da una registrazione di questo tipo sono riassunti nel riquadro.

Attrezzatura: SR04 GeoBox, sismografo finalizzato alla rilevazione di vibrazioni naturali e artificiali, dal rumore di fondo ai forti terremoti.

Down Hole

La prova consiste nella misurazione dei tempi di arrivo di impulsi sismici generati in superficie ad un ricevitore posto all’interno di un foro di sondaggio verticale, adeguatamente rivestito con apposita tubazione.

La prova consente la misura diretta delle velocità di propagazione VP delle onde di compressione (onde P) e VS delle onde di taglio (onde S) e la determinazione dei parametri elastici dei terreni in condizioni dinamiche.

 Attrezzature: L’attrezzatura di prova dovrà essere costituita dai seguenti componenti:

- tubazione con sezione circolare in PVC, con spessore > 3 mm e diametro interno compreso fra 75 e 100 mm, in spezzoni di 3 metri da assemblare mediante filettatura M/F oppure mediante manicotti di giunzione;

- sistema di energizzazione costituito da una massa battente manovrata a mano (mazza da 10 kg), agente a percussione in diverse direzioni su un massello di legno o calcestruzzo, ben saldato al  terreno e posto nelle adiacenze della testa del foro; potranno essere utilizzati anche un percussore oleodinamico agente all’interno di una piccola cassaforma interrata, oppure altri dispositivi concordati con la direzione dei lavori; è onere e responsabilità dell’impresa dimensionare correttamente il sistema di energizzazione, in funzione della natura e delle caratteristiche dei  terreni, che sono da considerarsi noti, in quanto le misure sono successive alla perforazione dei sondaggi entro i quali si eseguono le stesse; la sorgente di energia superficiale dovrà essere collocata ad una distanza adeguata dalla bocca del foro in funzione della migliore risoluzione dell'indagine stessa;

- se richiesto dalla direzione dei lavori, nelle adiacenze della testa del foro, si dovrà realizzare un cubo in calcestruzzo di lato 50 cm, inserito nel terreno per 20 cm e reso ben solidale con il medesimo; il cubo deve, a presa ed indurimento avvenuti, essere resistente alla percussione manuale con mazza da 10 kg e deve essere privo di lesioni, fratture, fessure da ritiro; in alternativa al cubo,  sempre se richiesto, dovrà essere realizzato un alloggiamento interrato in cls per l’uso di un percussore idraulico;

- geofono da foro tridimensionale, a frequenza compresa fra 8 e 14 Hz, e di diametro minore o  uguale a 70 mm, da calare nel foro a profondità prefissate, in grado di registrare i tempi di arrivo delle onde di compressione e di taglio; il ricevitore deve potere essere reso solidale con la tubazione di rivestimento del foro tramite un dispositivo di bloccaggio meccanico o pneumatico;

- sismografo registratore a 12 canali, in grado di realizzare campionature di segnali tra 0.025 e 2  millisecondi e dotato di flitri high pass, band pass e band reject, di "Automatic Gain Control" e di convertitori A/D del segnale campionato ad almeno 16 bit;

- apposito software per l'elaborazione dei dati, in grado di fornire i valori di velocità delle onde di compressione e di taglio per ogni stazione di misura, impiegando iterativamente algoritmi di calcolo  adeguati (es. ART, SIRT, e ILSP), previo controllo dei tragitti dei raggi sismici (Ray Tracing Curvilineo).