Le prospezioni geofisiche appartengono alla categoria delle prove indirette. Un’ampia gamma di metodologie permette di creare un modello del sottosuolo o di ricercare oggetti e strutture sepolte in modo non invasivo. Una serie di misure condotte in superficie o in fori di sondaggio consente di analizzare la variazione nello spazio di alcune proprietà dei terreni, quali densità, elasticità, suscettibilità magnetica, conducibilità elettrica.

Questa variazione può essere determinata da un cambiamento della natura del terreno o da un diverso assetto strutturale nell’ambito della stessa massa litologica: in ogni caso essa marca una discontinuità che rappresenta un limite geologico (stratigrafico, petrografico o dovuto a determinate situazioni geomorfologiche). La possibilità di riprodurre con rappresentazioni 2D e 3D i dati geofisici raccolti determina gli importanti vantaggi rispetto all’isolato utilizzo di prove dirette puntiformi.

Le prospezioni sismiche sono metodi di indagine geofisica basati sullo studio della propagazione delle onde sismiche sia naturali che generate artificialmente.

Esse dipendono dalle caratteristiche elastiche dei terreni: i principi di tale metodologia si basano per questo sulla teoria dell’elasticità. Le onde sismiche viaggiano nel sottosuolo a differente velocità attraverso i diversi litotipi e subiscono sulle superfici di discontinuità geologica i fenomeni della riflessione, rifrazione e diffrazione. La velocità di propagazione di un impulso sismico, può mutare anche nell’ambito di uno stesso litotipo perché, per variazioni di compattazione, fratturazione, porosità, ecc., cambiano le caratteristiche elastiche.

I principali metodi di prospezione sismica si avvalgono delle onde riflesse (metodo a riflessione) delle onde rifratte (metodo a rifrazione) o rumore ambientale (tecniche passive)

Molte delle metodologie della sismica si basano sulla tecnica di generare onde sismiche in un punto del terreno (cariche esplosive,cannoncino sismico,mazza battente, etc.) e di rilevarne l’arrivo, mediante sensori (geofoni), in altri punti.

Attraverso lo studio dei sismogrammi e l’individuazione dei tipi di onda si può risalire alla disposizione geometrica e alle proprietà elastiche dei litotipi presenti al di sotto della zona di indagine.

Per l’indagine del sottosuolo vengono utilizzate sia onde di volume (onde P) sia onde di taglio (onde S) che onde di superficie (Rayleigh o Love). Le onde di volume e di taglio si utilizzano principalmente nelle tecniche a riflessione, rifrazione e downhole mentre le onde superficiali nelle tecniche tipo MASW–SASW.

Onde P e onde S

Le velocità delle onde P misurate per terreni perfettamente saturi (Sr = 100%) dipendono talora in maniera decisiva dalle vibrazioni trasmesse dal fluido interstiziale e non dallo scheletro solido del materiale e perciò tale valore può non essere rappresentativo delle proprietà meccaniche del materiale in questione; invece le velocità delle onde S sono caratteristiche delle vibrazioni trasmesse prevalentemente dal solo scheletro solido e perciò rappresentative delle proprietà meccaniche del terreno. Ne consegue che per alcuni terreni al di sotto della falda le uniche onde in grado di fornire informazioni precise sulla rigidezza del terreno sono quelle di taglio (S).

  • Microzonazione sismica

La microzonazione sismica è una tecnica di analisi sismica che ha lo scopo di riconoscere ad una scala comunale o sub comunale le condizioni geologiche e geomorfologiche che possono alterare più o meno sensibilmente le caratteristiche del movimento sismico atteso e/o produrre deformazioni permanenti e critiche per le costruzioni e le infrastrutture in loco.

In altri termini tale analisi ha l’obiettivo di individuare eventuali effetti di sito a seguito di un sisma.

  • Sismica a rifrazione

Il metodo della sismica a rifrazione è una delle indagini geofisiche più utilizzate dall’ingegneria civile per la conoscenza del sottosuolo. Esso è basato sul tempo necessario perché la perturbazione elastica, indotta nel sottosuolo da una determinata sorgente di energia, giunga agli apparecchi di ricezione (geofoni) percorrendo lo strato superficiale con onde dirette e gli strati più profondi con onde rifratte.

L’apparecchiatura necessaria per le prospezioni sismiche è costituita da una serie di geofoni (generalmente 12 o 24) che vengono spaziati regolarmente lungo un determinato allineamento e da un sismografo che registra l’istante di partenza della perturbazione ed i tempi di arrivo delle onde a ciascun geofono.

La registrazione, sia del momento dell’esplosione che del segnale amplificato da ciascun geofono, avviene simultaneamente su di un unico diagramma (sismogramma).

La sorgente di energia può essere costituita da cariche esplosive, cannoncino sismico, mazza battente, etc.

Campi di applicazione:

Classificazione del terreno di fondazione in base alle nuove norme antisismiche (Vs30 – OPCM 3274) (DM 14/01/2008)

Studi di carattere geotecnico (individuazione delle proprietà elastiche dei mezzi, rilevati stradali, ponti, gallerie, dighe e tracciati ferroviari);

Studi geomorfologici (individuazione e controllo della stabilità dei versanti);

Valutazione dello spessore dei corpi di frana;

Modellazione bidimensionale e tridimensionale del sottosuolo;

Studi per la pianificazione del territorio (microzonazione sismica)

Determinazione del substrato in zone di riempimento alluvionale, detritico o di riporto

Definizione delle coperture di alterazione e delle zone fratturate in un bedrock;

Studi di rippabilità, etc.

  • Sismica a riflessione

La sismica a riflessione è una metodologia largamente utilizzata nell’esplorazione del sottosuolo per ricostruire l’assetto stratigrafico e strutturale dei corpi geologici: geometrie deposizionali, stratificazione, superfici di discordanza, faglie, sovrascorrimenti, etc..    È “il più geologico” dei metodi geofisici, infatti permette di effettuare una ricostruzione, talora molto fedele, delle porzioni sepolte della superficie terrestre e può essere applicato in qualsiasi ambiente: terrestre, marino e di transizione (fluviale, lacustre, deltizio, ecc.).

La sismica a riflessione si è sviluppata a grandi passi a partire dagli anni ’50 con il sostegno delle grandi compagnie petrolifere, negli ultimi decenni la diffusione della tecnologia digitale e l’abbattimento dei costi strumentali ha consentito sempre maggiori e più valide applicazioni in svariati campi (dall’ingegneria civile, agli studi ambientali, alla ricerca di base).

Il metodo d’indagine consiste nel produrre uno scoppio e nel registrare le riflessioni da esso generate attraverso uno stendimento di diversi geofoni, le onde sismiche indotte dalla sorgente nel sottosuolo daranno origine ad una riflessione ogni qualvolta incontreranno un’interfaccia tra due mezzi caratterizzati da parametri fisico-elastici differenti e, quindi, da diversi valori di impedenza acustica.

A differenza dalla sismica a rifrazione, nella sismica a riflessione non viene misurato solo il tempo di primo arrivo dell’onda elastica ai singoli geofoni, ma viene effettuata una accurata analisi dei treni d’onda ricevuti, attraverso la quale si giunge a riconoscere i segnali provenienti dalle superfici di separazione di terreni caratterizzati da differenti velocità sismiche. In questo modo sarà possibile risalire non solo alla profondità delle diverse superfici incontrate, ma anche di stabilirne con esattezza la geometria, l’estensione e le reciproche relazioni tra i corpi che esse suddividono.

Campi di applicazione:

Studio di strutture geologiche di grandi   dimensioni.

Contatti tettonici.

Ricostruzioni stratigrafiche profonde.

Ricerche idriche profonde.

Stratigrafia di terreno alluvionale fino a diverse centinaia di metri di profondità.

Indagini di supporto per la costruzione di grandi opere (dighe, ponti, strade, autostrade, ecc.).

  • Down-hole | cross-hole

Le prove sismiche in foro di tipo Down Hole e Cross Hole vengono realizzate, in fori di sondaggio appositamentepredisposti, con l’uso di geofoni da pozzo di tipo tridimensionale ed opportuni sistemi di energizzazione.

Il metodo down-hole prevede la sorgente energetica in superficie ed i sensori all’interno del perforo. Si adoperano geofoni particolarmente assemblati per essere calati e fissati a profondità via via crescenti contro la parete di un perforo opportunamente condizionato; energizzando il terreno in superficie e misurando i tempi di arrivo del primo impulso ai geofoni, si ha la possibilità di determinare la velocità dei litotipi riscontrati nella perforazione ed i loro moduli elastici.

Le prove denominate cross-hole consistono in una serie di misure della velocità di propagazione delle onde sismiche tra due perforazioni.

La sorgente energetica deve essere in grado di generare onde elastiche ad alta frequenza e ricche di energia, con forme d’onda direzionali, cioè con la possibilità di ottenere prevalentemente onde di compressione e/o di taglio polarizzate su piani verticali.

Le prove in foro tipo cross hole sono eseguite sia per il calcolo delle velocità delle onde P e S sia per la realizzazione di tomografie sismiche tra i fori di sondaggio.

Campi di applicazione indagini sismiche down-hole:

Sono gli stessi della sismica di superficie, ma consentono un maggiore dettaglio dei parametri elastici indagati.

Le prospezioni down-hole risultano quindi molto utili nel determinare:

la stratigrafia delle coperture alluvionali sul bedrock

Classificazione del terreno di fondazione in base alle nuove norme antisismiche (Vs30 – OPCM 3274) (DM 14/01/2008)

la localizzazione di zone fratturate (meccanicamente degradate)

microzonazione sismica

la presenza di cavità, etc.

  • Tomografia sismica

La tomografia sismica è un metodo che permette di individuare anomalie nella velocità di propagazione delle onde sismiche con un elevato potere risolutivo offrendo la possibilità di ricostruire stratigraficamente situazioni complesse, non risolvibili con differenti tecniche di indagine.

Per questo tipo di indagini occorre avere un numero maggiore di sorgenti e di ricevitori.

L’analisi del gradiente di velocità effettuata sulla sezione tomografica, permette di evidenziare i principali passaggi stratigrafici e/o di consistenza.

Masw – Remi

Le indagini MASW-REMI sono tecniche di indagine sismica per la caratterizzazione sismo-stratigrafica del sottosuolo attraverso l’analisi della propagazione delle onde di superficie.

La metodologia MASW-SASW permette una dettagliata ricostruzione della distribuzione delle velocità di propagazione delle onde superficiali (S e P) nei primi metri del sottosuolo; mentre, la tecnica REMI, permette, a scapito di una minore accuratezza nei primi metri, di raggiungere profondità maggiori.

Entrambe le metodologie di indagine sono molto utili per ricavare il parametro Vs30, richiesto dalla nuova normativa sismica, in maniera semplice ed economica ma decisamente affidabile. Tramite la prova, vengono misurate le velocità sismiche delle onde superficiali a diverse frequenze.

FINALITA’ DELL’INDAGINE

Le indagini sismiche MASW-REMI permettono di ricostruire l’assetto sismo-stratigrafico del sottosuolo, in maniera non invasiva.
L’analisi sismica di sito viene effettuata tramite l’utilizzo di antenne sismiche che consentono di determinare il profilo di rigidezza del suolo (velocità delle onde di taglio S) tramite la misura della velocità di propagazione delle onde di superficie (onde di Rayleigh e Love) ed un successivo processo di inversione. La restituzione dei dati permette di verificare la mono-dimensionalità degli strati e di calcolare il parametro Vs,30 per valorizzare la categoria di sottosuolo.

L’indagine è stata condotta mediante l’utilizzo del Sismografo DoReMi, un sistema integrato della SARA a 24 canali, strumento compatto e versatile. Il DoReMi è un sismografo a trasmissione digitale del segnale, con unità miniaturizzate e indipendenti distribuite lungo tutto lo stendimento, realizzato appositamente per eseguire indagini di prospezione sismica Tecnica M.A.S.W. (Multichannel Analysis of Surface Waves. Il software di acquisizione per piattaforma Windows gestisce il sistema e genera files SEG-2 e SEG-Y. Ogni canale è dotato di un takeout standard con geofoni Geospace GS11D 4.5Hz 4kΩ.

Campi di applicazione indagini sismiche Masw – Remi:

la stratigrafia delle coperture alluvionali sul bedrock

Classificazione del terreno di fondazione in base alle nuove norme antisismiche (Vs30 – OPCM 3274) (DM 14/01/2008)

microzonazione sismica

  • Relazioni geologiche – geotecniche – geosismiche
  • Studi di risposta sismica locale
  • Adeguamenti sismici strutturali
  • Pianificazione territoriale (microzonazione sismica, P.A.T., P.I., ..)
  • Dissesti e frane …
  • Ricostruzioni sismo – stratigrafiche
  • HVSR

L’indagine HVSR è una tecnica di indagine sismica passiva, non invasiva, di rapida esecuzione utilizzata per stimare le frequenze caratteristiche di risonanza di sito.

Finalità dell’indagine

L’utilizzo di algoritmi di calcolo finalizzati ad una modellizzazione sintetica dello spettro H/V, permette di correlare ogni picco spettrale con le discontinuità presenti nel sottosuolo (per esempio i cambi litologici). I dati che si possono ricavare sono spessori, profondità e velocità di propagazione delle onde di taglio. La restituzione dei dati permette di elaborare una ricostruzione stratigrafica del sottosuolo, di verificare la mono-dimensionalità degli strati e di calcolare il parametro Vs,30 per valorizzare la categoria di sottosuolo.

La tecnica HVSR è totalmente non invasiva, molto rapida, si può applicare ovunque e non necessita di nessun tipo di perforazione, né di stendimenti di cavi, né di energizzazione esterne diverse dal rumore ambientale che in natura esiste ovunque. Per l’acquisizione dei dati si utilizza il sismografo GeoBox della SARA electronic instruments, finalizzato alla rilevazione di vibrazioni naturali e artificiali, dal rumore di fondo ai forti terremoti; compatto, affidabile e semplice nel suo utilizzo in pochi minuti si configura ed è operativo. E’ progettato specificatamente per raggiungere le prestazioni più elevate in abbinamento a sensori elettrodinamici da 4.5 Hz fino a 0.1 Hz incorporati nello strumento.

L’indagine HVSR è una tecnica di indagine sismica passiva, non invasiva, di rapida esecuzione ut una tecnica di indagine sismica passiva, non invasiva, di rapida esecuzione utilizzata per st

Campi di applicazione

  • Relazioni geologiche – geotecniche – geosismiche
  • Studi di risposta sismica locale
  • Adeguamenti sismici strutturali
  • Pianificazione territoriale (microzonazione sismica, P.A.T., P.I., ..)
  • Ricostruzioni sismo – stratigrafiche
  • Dissesti e frane
  • Definizione della frequenza di risonanza di sito
  • Definizione della frequenza di risonanza di un edificio/struttura

Le indagini geoelettriche si basano sull’immissione di correnti elettriche nel terreno con due o più elettrodi, detti “elettrodi di corrente”, e sulla misura della tensione (differenza di potenziale) tra altri due elettrodi, detti “di potenziale”.

A seconda della distanza reciproca tra gli elettrodi che immettono la corrente e gli altri due che la misurano si possono investigare profondità sempre maggiori di terreno.

Il parametro che viene misurato è la resistività elettrica che dipende dalla porosità, dalla permeabilità e dal contenuto ionico dei fluidi di ritenzione.

Campi di applicazione:

  • studi per la ricerca di acqua;
  • modellazione degli acquiferi;
  • studi di vulnerabilità delle falde;
  • mappatura della permeabilità dei terreni;
  • monitoraggio ingressione marina nelle falde;
  • analisi bi-tridimensionale del sottosuolo;
  • controllo edifici lesionati
  • individuazione delle successioni alluvionali;
  • studi per la bonifica ambientale;
  • valutazione estensione e spessore discariche abusive;
  • monitoraggio e controllo dell’integrità dei teli di contenimento in vasche e/o discariche
  • valutazione del rischio archeologico;
  • studi pedologici.

Tomografia elettrica 2D

La tomografia elettrica è un metodo di acquisizione ed elaborazione del dato che restituisce rappresentazioni bidimensionali ad alta risoluzione delle caratteristiche elettriche del sottosuolo, attraverso l’utilizzo di particolari softwares.

Essa implica un diverso sistema di acquisizione del dato

rispetto al tradizionale S.E.V. di cui tuttavia ne conserva il principio fisico: invece di energizzare e misurare da quattro elettrodi che vengono spostati di volta in volta, vengono utilizzati più elettrodi (16, 24, 32, 48 ecc.) con cui è possibile ottenere un numero molto alto di combinazioni, indagando quindi non più solo lungo una verticale, ma lungo tutta una sezione ottenendo un’informazione bidimensionale.

Campi di applicazione tomografia elettrica 2D:

  • studi per la ricerca di acqua;
  • modellazione degli acquiferi;
  • studi di vulnerabilità delle falde;
  • mappatura della permeabilità dei terreni;
  • monitoraggio ingressione marina nelle falde;
  • analisi bi-tridimensionale del sottosuolo;
  • controllo edifici lesionati
  • individuazione delle successioni alluvionali;
  • studi per la bonifica ambientale;
  • valutazione estensione e spessore discariche abusive;
  • monitoraggio e controllo dell’integrità dei teli di contenimento in vasche e/o discariche
  • valutazione del rischio archeologico;
  • studi pedologici.

Tomografia elettrica 3D

Con particolari tecniche ed appositi softwares è possibile acquisire e restituire il dato anche in maniera tridimensionale. Operando mediante una griglia di elettrodi, all’interno della quale vengono effettuate misure su tutte le combinazioni fattibili, è possibile risalire a un reale modello tomografico 3D. Inoltre combinando singoli profili 2D acquisiti con una adeguata configurazione spaziale si possono ricostruire modelli pseudo-3D. Il vantaggio del modello 3D è senza dubbio la completezza dell’informazione oltre alla possibilità di ricavare infinite sezioni del modello, disposte su piani qualsiasi.

Campi di applicazione tomografia elettrica 3D:

  • studi per la ricerca di acqua;
  • modellazione degli acquiferi;
  • studi di vulnerabilità delle falde;
  • mappatura della permeabilità dei terreni;
  • monitoraggio ingressione marina nelle falde;
  • analisi bi-tridimensionale del sottosuolo;
  • controllo edifici lesionati
  • individuazione delle successioni alluvionali;
  • studi per la bonifica ambientale;
  • valutazione estensione e spessore discariche abusive;
  • monitoraggio e controllo dell’integrità dei teli di contenimento in vasche e/o discariche
  • valutazione del rischio archeologico;
  • diagnostica 3D fondazioni;
  • studi pedologici.

Building Commercial Success

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Nell’indagine georadar (GPR) si impiegano onde elettromagnetiche generate dalla strumentazione, che penetrano nel sottosuolo raggiungendo varie profondità in funzione della frequenza utilizzata.
Il sistema trasmette nel terreno impulsi elettromagnetici di una determinata frequenza tramite un trasduttore (antenna). L’impulso si propaga nel terreno con una certa velocità; quando incontra un’interfaccia (superficie di contatto fra due materiali diversi, oggetti sepolti) parte dell’impulso viene riflessa verso la superficie.

L’antenna riceve in superficie gli impulsi riflessi, permettendo di ottenere in tempo reale la radarstratigrafia del sottosuolo.
Misurando l’intervallo di tempo che intercorre tra un segnale elettromagnetico emesso e quello riflesso da un oggetto sepolto, è possibile risalire alla sua posizione. È un’indagine non invasiva estremamente versatile che si applica a vari settori:

Campi di applicazione:

  • Indagini geologiche
  • Ricerca di cavità nel sottosuolo
  • Mappatura dei sottoservizi
  • Indagini su strutture murarie
  • Ricerca delle armature
  • Archeologia
  • Valutazione rischio archeologico

Contatti

Per informazioni puoi contattarci di più compilando l’apposito modulo di contatto qui sotto