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| > Indagini Geofisiche |
La Progeo dispone della strumentazione per le più comuni analisi delle caratteristiche geofisiche dei terreni quali:
- Indagine sismiche a rifrazione
Il metodo sismico a rifrazione sfrutta la generazione artificiale di impulsi sismici sotto forma di onde elastiche che attraversano il terreno con velocità diverse secondo il tipo di onda e della natura del terreno stesso. Le onde più veloci sono quelle longitudinali alle quali ci si riferisce in questo tipo di metodo. La velocità delle onde varia anche in relazione allo stato di alterazione delle rocce e ad altre caratteristiche come chimismo, porosità, scistosità e stratificazione. Il principio base della sismica a rifrazione richiede che le velocità
degli strati siano crescenti dall'alto verso il basso. Vengono registrati i primi impulsi che giungono ad appositi trasduttori detti geofoni, i quali sono disposti lungo un allineamento passante per il punto di energizzazione. Ai primi geofoni giunge l'onda diretta mentre a quelli successivi arrivano per prime le onde che hanno attraversato lo strato sottostante più veloce e che da esso sono state rifratte. Riportando i dati su un diagramma spazio-tempo si ottiene una linea spezzata detta dromòcrona; i rami di questa hanno una pendenza che dipende dalla
velocità di propagazione delle onde sismiche negli strati, mentre le coordinate del punto di intersezione tra i tratti a diversa pendenza sono determinate dallo spessore degli strati. Con due o più punti di scoppio e con profili rilevati in sensi opposti è possibile determinare l'andamento degli strati anche quando le superfici sono inclinate oppure ondulate. Individua lo spessore di orizzonti sismici a maggiore densità procedendo in profondità attraverso energizzatore costituito da microcariche e rileva la velocità delle onde sismiche rilevate dai geofoni.
Applicazione: Caratterizzazione dei parametri elastici dei terreni attraversati, individuazione di orizzonti sismici a maggiore velocità, individuazione del top della formazione basale.
- Georadar
E' una strumentazione complessa e tecnologicamente avanzata in grado di indagare, utilizzando la riflessione di onde elettromagnetiche appositamente prodotte, i terreni ed i materiali con notevole dettaglio, al fine di individuare strutture e corpi sepolti a profondità comprese tra il piano campagna ed al massimo 10 ml. La profondità d'indagine, comunque, dipende dai materiali costituenti il terreno. Il risultato è costituito da sezioni verticali che illustrano visivamente (tramite una scala colorimetrica) le discontinuità presenti nel sottosuolo (materiali metallici, fondazioni in cemento, tubazioni, cavi interrati, cavità e disomogeneità di varia natura).
Applicazione: individua, nei primi metri dal piano campagna, cavità, sottoservizi e settori a densità diversa.
- Analisi dei Microtremori
Ai fini della riduzione del rischio sismico è importante riconoscere le aree in cui più ampie sono le oscillazioni del suolo e la definizione delle frequenze con le quali esse tendono ad oscillare: sotto l'azione ritmica di un terremoto, anche una stratificazione geologica, in sostanza, non è altro che un sistema oscillante, con il suo periodo proprio. L'azione di filtro e d'amplificatore, esercitato localmente dagli strati più superficiali, costituisce quello che va sotto il nome d'effetto di sito: riconoscere in dettaglio le aree caratterizzate dalla stessa risposta di sito è lo scopo delle tecniche genericamente dette di microzonazione sismica.
I metodi sperimentali di microzonazione sismica permettono di definire la risposta sismica locale (effetti di sito) analizzando le registrazioni dell'ampiezza del moto del suolo, sia di terremoti e sia di microtremori, senza ricorrere ad indagini più impegnative e costose. Tale obiettivo può essere raggiunto applicando il metodo di Nakamura, che, tra i metodi di microzonazione basati sull'uso dei microtremori, rappresenta attualmente lo strumento più adeguato (essendo anche economico, semplice e speditivo) per caratterizzare la risposta di sito. L'applicazione del Metodo di Nakamura (1996) corrisponde ad accettare che la "frequenza di risonanza"
di uno strato coincida con la frequenza per la quale assume il valore massimo il rapporto RHV = HS/VS (Horizontal to Vertical Ratio) tra gli spettri delle componenti orizzontale e verticale del moto del suolo nello stesso sito. Il rapporto spettrale non è una quantità scalare, ma qualcosa caratterizzato da diversi fattori: oltre al valore d'amplificazione e frequenza di risonanza, c'è da osservare almeno un fattore qualitativo derivante dalla forma del grafico di tale rapporto. Pertanto la distribuzione dei risultati può essere rappresentata ad esempio su istogrammi, su grafici singoli di ogni sito, su mappe d'amplificazione e/o di frequenza di
risonanza locale, dai quali si può notare come i valori d'amplificazione siano proporzionali allo spessore dei sedimenti insistenti sul bedrock e come differenze nei valori di frequenza di risonanza corrispondano al cambio di litologia affiorante e/o alla presenza di strutture tettoniche.
- Monitoraggio Vibrometrico
Mediante l'utilizzo di stazioni sismiche digitali è possibile controllare l'attività sismica di un sito. Il monitoraggio delle vibrazioni sismiche è indicato in tutte le zone a rischio sismico, vulcanico, geomorfologico (aree in frana), idrogeologico (dighe, grandi condotte, etc.), industriale (grandi impianti) ed in tutti i siti in cui esistono opere sensibili a sollecitazioni indotte anche artificialmente (ad esempio da: ferrovie, traffico stradale, cave, etc.). L'utilizzo di più sensori consente un controllo sia sulle vibrazioni di origine naturale (terremoti, attività vulcanica, movimenti gravitativi, etc.) che artificiale (vibrazioni di macchinari, impianti,
passaggio di mezzi pesanti, esplosioni, etc.). I dati ottenibili sono i tempi di arrivo delle vibrazioni sismiche, le ampiezze e le frequenze di sollecitazione, nonché elementi sulle accelerazioni al suolo.
Applicazione:
Le applicazioni di questa strumentazione includono:
1. il monitoraggio dell'attività sismica anche in zone remote ed ambientali ostili;
2. le misure di "noise" sismico sia in prospettiva di microzonazione sismica (microtremori notturni) sia per la verifica di sollecitazioni dinamiche indotte da sorgenti artificiali (traffico veicolare e ferroviario, lavori minerari, zone industriali, macchine escavatrici, etc.) o da sorgenti naturali (vento, sismicità, tremore vulcanico, etc..).
I dati registrati su pc vengono successivamente elaborati e generalmente restituiti sotto forma di sismogrammi della funzione velocità (per la valutazione della risposta del sito) e sotto forma di spettri di potenza, per la stima delle frequenze di sollecitazione e dei periodi propri dei terreni. In alcuni casi, disponendo di registrazioni al "bedrock" o comunque di un sito di riferimento, si possono calcolare i fattori di amplificazione spettrale. Viene comunemente adoperato anche il metodo dei rapporti spettrali tra le componenti orizzontali e verticali del segnale sismico (Nakamura, 1996). Per le analisi delle vibrazioni indotte su strutture vengono valutate le massime ampiezze (in velocità, accelerazione o spostamento), la loro durata e le frequenze a cui tali sollecitazioni si producono. Tali rilievi risultano particolarmente utili su strutture di interesse monumentale e vengono eseguite sia sul terreno di fondazione sia sulle strutture a varie altezze ed in diversi punti.
- Geoelettrica
Il metodo sfrutta la resistenza elettrica (R) che si produce in un ammasso roccioso quando viene attraversato da un flusso di corrente elettrica. Tale grandezza risulta essere il rapporto tra la lunghezza e la sezione del corpo attraversato e da una costante (r) caratteristica chiamata resistenza specifica .
Se si applica una differenza di potenziale DV, per la legge di Ohm fluisce nel corpo una corrente elettrica d'intensità I legata alla DV dalla relazione DV=RI.
Le rocce, nella maggioranza dei casi sono isolanti. Se contengono sufficienti quantità di minerali conduttori, sono conduttrici. La resistività delle rocce dipende in genere dall'acqua contenuti da pori, dalla sua salinità e temperatura e dalla quantità dei pori stessi.
Questi aspetti sono di estrema importanza nella ricerca d'acqua in quanto il metodo geoelettrico può indicare non solo la profondità alla quale può essere rinvenuto un orizzonte acquifero, ma anche la porosità della roccia serbatoio e la salinità dell'acqua stessa.
Particolare attenzione dovrà essere posta però nella interpretazione dei risultati in quanto l'eventuale presenza di argille può alterare completamente le relazioni della resistività.
Esistono diverse disposizioni e strumentazioni per l'individuazione di questo parametro che viene registrato e correlato con la profondità, in un diagramma bilogaritmico.
La strumentazione consta essenzialmente in due parti : una misura l'intensità di corrente I immessa nel terreno attraverso gli elettrodi A e B ed una misura la differenza di potenziale DV tra gli elettrodi MN.
La sorgente di corrente continua è costituita da un gruppo di pile da 45 e 90 volts collegate in serie.
I quattro elettrodi sono dei picchetti in rame della lunghezza di 60 cm che sono stati collegati alla pila mediante cavi elettrici.
Nel quadripolo di Schlumberger la distanza tra gli elettrodi di misura MN è piccola rispetto alla distanza AB; gli elettrodi sono in linea e rispettano la simmetria rispetto al punto della base geoelettrica che resta fisso.
Man mano che la distanza tra gli elettrodi AB aumenta, la corrente penetra profondamente nel sottosuolo; il potenziometro sulla linea MN misura la differenza di potenziale che si crea per la resistenza opposta dal terreno al passaggio della corrente.
Applicazione: Applicato generalmente alle indagini idrogeologiche (ricerca di falde acquifere) individua orizzonti a resistività diversa, individua cavità o discontinuità litologiche.
- Tomografia elettrica
L'indagine parte dai principi di base della geoelettrica ma, anziché utilizzare un set di 4 elettrodi, vengono utilizzati da 16 ad alcune centinaia di elettrodi distribuiti lungo un profilo a distanza ravvicinata (1 - 2 metri). Detti elettrodi sono collegati tra loro e all'unità di acquisizione e
all'energizzatore in modo da poter funzionare alternativamente come elettrodi di corrente e di misura. In questo modo lungo lo stesso profilo si procede nel rilevamento automatico dei valori di resistività apparente (secondo una successione desiderata), a differenti profondità. Successivamente i
dati vengono elaborati per ottenere la resistività reale del terreno ottenendo una sezione bidimensionale. Possono essere inoltre effettuate letture di Caricabilità e Polarizzazione indotta.
Applicazione: Applicato generalmente alle indagini archeologiche o di monitoraggi di discariche dismesse o ancora attive, individua una superficie freatica, orizzonti con presenza di inquinanti, spessore di strati di terreni, cavità sotterranee.
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