Array sismico
Analisi sismica relativa alla propagazione delle onde superficiali nel sottosuolo tramite tre diverse tecniche d'indagine: MASW, REMI, ESAC e SPAC.
Lo studio della propagazione delle onde superficiali (Love e Reyleigh) permette, tramite l'utilizzo di antenne sismiche (array sismico), di indagare il sottosuolo. L'evoluzione elettronica incrociata con uno studio sempre più approfondito delle proprietà geofisiche dei materiali, permette di ottenere, tramite varie tecniche, modelli dettagliati del sottosuolo.
Indagini sismiche con tecnica MASW
Tecnica d'indagine MASW
La tecnica d'indagine sismica MASW, introdotta nel 1999 in seguito agli studi effettuati dal Kansas Geological Survey (Park et al., 1999), permette di ricostruire l'assetto sismo - stratigrafico del sottosuolo, in maniera non invasiva.
Analisi con array sismico MASW
L'utilizzo congiunto di un software di ultima generazione basato su algoritmi genetici e di un'attrezzatura totalmente digitale sviluppata in array, permette di ottenere risultati particolarmente precisi e affidabili. L'acquisizione simultanea di molti canali, che aumentano la ridondanza statistica, insieme alla semplicità delle operazioni, permettono al MASW di superare pienamente le limitazioni incontrate con precedenti metodi.
Caratteristiche tecniche MASW
La strumentazione necessaria è composta da uno stendimento sismico di 12 o più geofoni verticali e dal sismografo. Data la necessità di analizzare con elevato dettaglio le basse frequenze (tipicamente anche al di sotto dei 20 Hz), si utilizzano geofoni a 4.5 Hz ad asse verticale uniti in un array lineare totalmente digitale (SoilSpy Rosina). Ogni geofono è munito di un digitalizzatore che converte il segnale e lo trasmette al sismografo tramite un'interfaccia USB. Tale sistema permette di avere elevati rapporti di rumore, un perfetto sincronismo e una estrema leggerezza. L'energizzazione viene effettuata ad hoc a varie distanze e con varie ripetizioni (tecnica stacking) per sommare algebricamente i segnali ottenuti rendendo in tal modo la potenza del segnale superiore a quella del rumore di fondo.
Una particolare analisi spettrale, permette di distinguere il modo fondamentale da quelli superiori per ricavare la curva di dispersione ed il profilo delle Vs per successiva inversione 1-D.
La teoria sviluppata suggerisce di caratterizzare tale fenomeno mediante una funzione detta curva di dispersione, che associa ad ogni frequenza la velocità di propagazione dell'onda. Tale curva è estraibile dallo spettro del segnale poiché è approssimativamente posta sui massimi del valore assoluto dello spettro.
A questo punto, la curva di dispersione sperimentale deve essere confrontata con quella relativa ad un modello sintetico che verrà successivamente alterato in base alle differenze riscontrate tra le due curve, fino ad ottenere un modello sintetico a cui è associata una curva di dispersione teorica approssimativamente coincidente con la curva sperimentale. Questa delicata fase di interpretazione è comunemente detta fase di inversione e può avvenire in maniera automatica e/o manuale.
Le acquisizioni possono essere effettuate sia accoppiando i geofoni con il terreno naturale sia su coperture rigide come asfalto o cemento tramite l'utilizzo di appositi piedini.
Risultati di analisi sismiche MASW
I risultati ottenibili dalle analisi sismiche con tecnica MASW sono:
- Determinazione del profilo verticale delle velocità delle onde di taglio ad elevata risoluzione.
- Stima del parametro Vs30 e successiva assegnazione della categoria del suolo di fondazione come espressamente richiesto dalle Norme tecniche sulle Costruzioni.
- Analisi dell'attenuazione per la determinazione dei fattori di qualità Q.
- Analisi, tramite la piena compatibilità con DeepSoil, della risposta sismica locale (RSL).
Esempio d'indagine MASW
Un esempio di acquisizione è riportato a seguire con le relative fasi: acquisizione dati, calcolo curva dispersione da spettro velocità e modello sismo – stratigrafico del sottosuolo:
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FASE 1: acquisizione dati |
FASE 2: calcolo curva dispersione |
FASE 3: modello sismo – stratigrafico |
Indagini sismiche con tecnica REMI
Analisi sismiche REMI
L'analisi sismica di sito effettuata tramite l'utilizzo di antenne sismiche e metodologia REMI (Refraction Microtremor) consente di determinare il profilo di rigidezza del sito (velocità delle onde di taglio S) tramite la misura di velocità di propagazione delle onde di superficie (onde di Rayleigh) ed un successivo processo di inversione. Le sorgenti sismiche sono rappresentate da "rumori ambientali", o microtremori, costantemente generati da disturbi naturali o artificiali.
La tecnica di analisi sismica REMI è consigliata in tutti gli ambienti a forte rumore di fondo (aree urbanizzate) poiché il rumore è multidirezionale e multifrequenziale. Si utilizzerà quindi quella parte del segnale sismico che è sempre stata considerata un "disturbo" nelle classiche tecniche di sismica a rifrazione.
Analisi sismica con tecnica Re.Mi.
La misura viene effettuata in continuo per qualche minuto e il risultato è una curva di dispersione della velocità di fase dell'onda di Rayleigh. Tramite una modellizzazione diretta del sottosuolo è possibile creare un'onda sintetica introducendo valori di velocità e spessori.
La piena compatibilità sia software che hardware permette un'interazione diretta tra le varie tecniche d'indagine sismica. In particolare, l'analisi congiunta tra REMI e H/V fornisce un modello sismo – stratigrafico robusto e affidabile. L'analisi sismica "superficiale" di dettaglio ricavata dall'array sismico unita alle prospezioni H/V per le elevate profondità e alle misure di vibrazione di sito, permette di caratterizzare il terreno oltre che dal punto di vista sismo – stratigrafico anche in ottica antisismica.
Analisi sismica congiunta con tecnica REMI e tecnica HVSR
Indagini sismiche con tecnica ESAC / SPAC
Indagini sismiche ESAC e f-k
ESAC (Extended Spatial Autocorrelation) e metodi f-k (frequenza – numero d'onda) sono tecniche basate su misure in array di tipo passivo utilizzate in campo scientifico e recentemente implementate in ambito professionale.
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Gli stendimenti sono disposti con |
Da questi si ottiene direttamente |
Ed è possibile studiare la |