PROSPEZIONI SISMICHE

PROSPEZIONE SISMICA IN ONDE DI SUPERFICIE

(MASW / ReMi)

Le prospezioni sismiche tipo MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) e ReMI (Refraction Microtremor) analizzano le onde di superficie con la strumentazione che normalmente si adotta per la sismica a rifrazione convenzionale.

Si tratta di tecniche di indagine non invasive in quanto per l’elaborazione del profilo delle onde di taglio verticali non è necessaria l'esecuzione di scavi o misure in foro ma si analizzano le onde di Rayleigh che giungono ai geofoni disposti secondo stendimenti lineari e poggianti direttamente sulla superficie di campagna. Le due tecniche hanno molte similitudini fra loro e si differenziano per le modalità di energizzazione: artificiale per MASW (massa battente o altro) e naturale per ReMI (microtremori ambientali), da cui ne consegue una diversa interpretazione dello spettro acquisito dai sismogrammi e procedure leggermente differenti per l’estrazione della curva di dispersione sperimentale. L'elaborazione finale dei dati ottenuti dalla prospezione consente, oltre alla individuazione della categoria sismica del sito come definito dalle NTC del 2008, l'acquisizione di utili informazioni sulle caratteristiche geotecniche del semispazio di terreno interessato dalle sollecitazioni trasmesse dalla struttura.

MASW

È un metodo di investigazione cosiddetto “attivo” in quanto la generazione di onde sismiche si effettua artificialmente a mezzo di idonea massa battente, fucile sismico o altro. Il punto di energizzazione è posto lungo l’allineamento dei geofoni ad una certa distanza dal primo (circa 2 - 3 volte la distanza intergeofonica). Il metodo consente di ricostruire l’assetto sismo-stratigrafico del sottosuolo e si basa sull’analisi delle onde di Rayleigh che si propagano entro un semispazio stratificato.

La procedura di elaborazione consiste nell’intervenire e modificare il profilo delle velocità Vs fino al raggiungimento di un buon accordo fra la curva di dispersione rilevata in sito e la curva simulata numericamente. Il processo di analisi può essere suddiviso nelle seguenti fasi:

·         Acquisizione dei sismogrammi di campagna;

·         Verifica della qualità dei tracciati con eventuali interventi di pulizia e correzione;

·         Salvataggio del file in formato SEG-2 idoneo all’elaborazione finale;

·         Pre-processing;

·         Calcolo della velocità apparente sperimentale;

·         Calcolo della velocità apparente numerica;

·         Individuazione del profilo delle velocità delle onde Vs;

·         Calcolo della Vs30.

La strumentazione necessaria è costituita essenzialmente da uno stendimento lineare di 12 o più geofoni ad asse verticale con distanza intergeofonica di 0,5 / 3,0 m e da un sistema di acquisizione del segnale. Nell’ambito della prova è utile analizzare frequenze molto basse anche dell’ordine di 20 Hz o inferiori, per cui è necessario l’impiego di geofoni con frequenze comprese tra 4 e 14 Hz. Il tempo totale di campionamento deve essere di circa 4 secondi con intervallo temporale di campionamento raccomandato di 2 - 4  millisecondi.

REMI

La tecnica REMI presenta molte analogie con la MASW in quanto si utilizzano gli stessi apparati di rilevazione e misura delle onde di taglio verticali con la principale differenza che la sergente sismica è il rumore naturale (o artificiale) di fondo, non si usa quindi la massa battente per cui tale procedura viene definita “passiva”. Visto che i microtremori sono la sorgente sismica, la tecnica ben si adatta in contesti rumorosi come l’ambiente urbanizzato. Essendo, tuttavia, il segnale abbastanza debole rispetto a MASW o alla sismica tradizionale è necessario prolungare il tempo di registrazione. A differenza del MASW questo metodo consente in condizioni ottimali una dettagliata ricostruzione dell’andamento delle velocità di taglio fino a cento metri di profondità. Il software di elaborazione opera una trasformata bidimensionale nel campo frequenza – numero d’onda che analizza l’energia di propagazione del rumore di fondo nelle due direzioni dello stendimento e costruisce uno spettro di potenza su un grafico frequenza - numero d’onda. Nello spettro di elaborazione è possibile distinguere le onde di Rayleigh (che hanno potere dispersivo) dai modi superiori, dal rumore incoerente e da altri tipi di onde.

In questa fase interviene l’operatore che in base alla propria esperienza e alle informazioni geologico - stratigrafiche del sito estrae dallo spettro la curva di dispersione sperimentale che il programma di calcolo inserisce in un diagramma nel quale compare una curva di dispersione calcolata. Quest’ultima curva, intervenendo per modellazione diretta sullo spessore degli strati, densità e velocità, dovrà adattarsi il più possibile alla curva sperimentale. A questo punto il programma elabora per inversione il modello di velocità (Vs) da cui è possibile individuare i vari sismostrati intercettati nel sottosuolo con spessori e velocità di taglio dai quali è possibile calcolare la Vs30.

             Geofono da 4,5 Hz             Postazione PC e unità di testa                     Postazione di battuta

Spettro MASW nel dominio F - K   Spettro MASW del dominio F - V                  Spettro ReMi

HVSR