Sismica a rifrazione

L’indagine sismica a rifrazione permette di individuare la
distribuzione della velocità di propagazione delle onde
sismiche di compressione (onde P) e di taglio (onde S) nel
sottosuolo. La sismica a rifrazione è un metodo di indagine
attivo in cui le onde sismiche vengono generate attraverso
una sollecitazione (solitamente una martellata). L’analisi si
basa sulla misura del tempo impiegato dalle onde sismiche a
raggiungere i ricevitori, chiamati geofoni, che sono disposti
allineati. Attraverso lo studio della velocità di propagazione
del le onde sismiche è possibile determinare le
caratteristiche dei terreni indagati.

Profilo a 3 sismo-strati da una prova a rifrazione realizzata in onde di taglio

Con questa tecnica è possibile ricostruire la stratigrafia dei
terreni e l’individuazione della topografia del substrato
roccioso. Dalla velocità dei differenti orizzonti è possibile
formulare ipotesi sullo stato di fratturazione o di
addensamento dei materiali indagati. In presenza di falda
freatica è possibile individuarne la profondità della falda.
Nel caso in cui sia necessario ricostruire un modello di
sottosuolo ad alta risoluzione è indicato applicare la tecnica
di inversione tomografica che consente una migliore
risoluzione delle velocità a fronte di un maggiore
complessità computazionale.

Indagini MASW e Remi per la caratterizzazione sismica dei terreni

Le indagini MASW e ReMi vengono svolte con il sismografo DoReMi a 16 canali e 16 bit della SARA Electronic Instruments con geofoni a 4.5 Hz. Le elaborazioni vengono effettuate con il software Surface Plus prodotto dalla GEOGIGA.

Le indagini MASW sono prove che si basano sull’analisi delle onde di superfice generate dall’utilizzo di una sorgente sismica attiva. Al contrario in presenza di molto rumore ambientale si può utilizzare la tecnica ReMi che prevede l’analisi del rumore ambientale (passiva).

Le prove MASW consentono di ricostruire la sismostratigrafia delle onde S in modo analogo a un log in foro per cui diversamente alle prove a rifrazione non risentono di eventuali inversioni di velocità. Dalla sismostratigrafia si ricava il parametrò Vs30 necessario a caratterizzare sismicamente il sito.

Gli elaborati comprendono:

  • il profilo 1D delle velocità Vs collocato al centro dello stendimento;
  • il parametro Vs30 relativo al profilo.
Profilo della velocità delle onde S desunto dalla prova MASW
Profilo della velocità delle onde S desunto dalla prova MASW

Su richiesta si può procedere all’esecuzione di più prove con parziale ricopertura per ottenere una sezione

Tomografia sismica

La tomografia sismica a rifrazione utilizza le onde sismiche rifratte per ricostruire la distribuzione nel sottosuolo della velocità delle onde sismiche. Questa tecnica migliora i risultati ottenibili con la sismica a rifrazione tradizionale e limita i problemi interpretativi dovuti agli strati ad inversione di velocità o di ridotti spessori.

La tomografia sismica a rifrazione è applicabile a tutte quelle situazioni in cui è necessario mappare le variazioni di velocità (quindi di “resistenza”) nel sottosuolo. Si adatta meno bene a quelle situazioni meno complesse dove il sito da indagare è costituito semplicemente da una coltre uniforme posta su un substrato roccioso molto veloce. In questi casi la rifrazione tradizionale individua meglio il passaggio tra la coltre e il substrato roccioso (rifrattore).

Da un punto di vista esecutivo la prova è eseguita in modo analogo alla prova a rifrazione tradizionale. L’unica differenza consiste nel numero necessario di energizzazioni che, nel caso della prova tomografica, deve essere più elevato per garantire una maggiore ricopertura.

La procedura di inversione prevede la generazione di un modello semplificato iniziale (spesso questa procedura è automatica) quindi vengono calcolati i tempi di arrivo delle onde sismiche nel modello e i tempi vengono confrontati con le misure effettivamente registrate. In base agli errori il modello viene aggiornato e si ripete la procedura fino a che non si raggiunge una soglia di affidabilità.

Questa tipologia di prova è stata applicata con successo nella ricostruzione della geometria di corpi di frana, di discariche di inerti e della stratigrafia di siti su cui erano in progettazione opere di ingegneria civile.

È disponibile il nostro software smartTomo per l’elaborazione tomografica dei dati sismici.

Riferimenti:

ARPAL SUPPORT FOR MANAGEMENT OF THE REGIONAL NETWORK FOR HILL-SLOPE MONITORING, G. Beccaris; F. Di Ceglia; S. Pittaluga; E. Scotti; EUREGEO 2012 (PDF)