Attraverso l’impiego di un sismografo di ultima generazione attrezzato sia di geofoni verticali per l’analisi della propagazione delle onde P sia di geofoni orizzontali per l’analisi della propagazione delle onde S, lo studio svolge regolarmente indagini sismiche attive attraverso il metodo a rifrazione tradizionalee tomografico.
Tale metodo viene usato molto di frequente per ottenere informazioni sulla stratigrafia del terreno nei primi metri di profondità senza il bisogno di ricorrere ad alcun tipo di perforazione.
Cenni metodologici
Le onde elastiche provocate da una vibrazione si trasmettono nel suolo con velocità differenti per ogni litotipo. Nella prospezione sismica a rifrazione, si sfrutta la diversa velocità di propagazione delle onde longitudinali (onde P o "di compressione") o trasversali (onde SH o “di taglio”) per determinare spessori e andamento dei livelli presenti.
La prospezione consiste nel generare un'onda sismica nel terreno attraverso una determinata sorgente di energia (colpo di mazza, maglio, esplosivo etc.) e nel misurare il tempo impiegato da questa per compiere il percorso nel sottosuolo dal punto di energizzazione fino ai sensori di ricezione (geofoni) seguendo le leggi di rifrazione dell'ottica (Legge di Snell), cioè rifrangendosi sulle superfici di separazione tra due strati con proprietà sismiche differenti.
L'apparecchiatura necessaria per le prospezioni è costituita da una serie di ricevitori (geofoni) che vengono spaziati lungo un determinato allineamento (linea sismica) e da un sismografo che registra l'istante di inizio della perturbazione elastica ed i tempi di primo arrivo delle onde a ciascun geofono. Così, osservando i primi arrivi su punti posti a distanze diverse dalla sorgente energizzante, è possibile costruire una curva tempo-distanza (dromocrona) rappresentante la variazione del minimo percorso in funzione del tempo. Attraverso metodi analitici si ricavano quindi le velocità delle onde sismiche dei mezzi attraversati ed il loro spessore. L’analisi effettuata con i metodi tradizionali (metodo delle intercette, Plus Minus, GRM) forniscono una sezione in cui vengono riportati esclusivamente i contatti tra i vari strati che compongono il sottosuolo e loro valore rappresentativo di velocità di propagazione delle onde sismiche.
Il metodo tomografico invece, in estrema sintesi, determina un modello a gradiente uniforme mediante l’analisi dei tempi di percorso, tramite una versione migliorata del metodo Herglotz-Wiechert. Il modello iniziale è quindi assimilato da un processo di inversione numerica noto come 2D WET che considera la propagazione multipla dei segnali che contribuiscono a ciascun dato osservato. L’algoritmo considera altresì i fenomeni di diffrazione e trasmissione oltre che il consueto fenomeno della rifrazione fornendo una migliore rappresentazione della distribuzione della velocità sismiche nel sottosuolo.
Le sezioni cosi ottenute potranno essere elaborate o mediante il metodo tradizionale, il quale riporta semplicemente l’andamento dei vari strati che compongono il sottosuolo e un valore rappresentativo della velocità di propagazione delle onde elastiche al loro interno, oppure mediante tomografia sismica, che basandosi su algoritmi di calcolo molto più complessi rispetto al metodo tradizionale, restituisce una rappresentazione estremamente più realistica riguardo alla reale distribuzione della velocità di propagazione delle onde sismiche nel sottosuolo, fornendo così informazioni preziose riguardo, ad esempio, alle variazioni laterali di velocità all’interno dei vari strati (spesso indice di variazioni locali del grado di addensamento) o sulle condizioni dell’ammasso roccioso dal punto di vista del suo grado di fratturazione, informazioni che non sarebbe altrimenti possibile ottenere attraverso la sismica a rifrazione tradizionale.
Campi di applicazione:
Studio della geologia del sottosuolo (individuazione dei contatti stratigrafici tra le varie litologie presenti nel sottosuolo, eventuale presenza di faglie e strutture sepolte
Caratterizzazione geotecnica del materiale analizzato. I parametri Vp e Vs infatti consentono di ottenere preziose informazioni riguardo il grado di addensamento dei terreni attraversati e di ricavare una stima dei parametri elastici del terreno (come il modulo di Poisson, il modulo di Young o il modulo di Taglio), e, in via del tutto indicativa, dei suoi principali parametri geotecnici (come parametri di resistenza al taglio e di capacità portante).
Caratterizzazione geomeccanica dell’ammasso roccioso: da un’analisi del valore di velocità delle onde sismiche all’interno dell’ammasso roccioso è possibile ottenere informazioni riguardo il grado di fratturazione dell’substrato e riguardo alla facilità con cui un determinato ammasso roccioso può essere scavato (Rippability).
Informazioni indirette sull’andamento della falda freatica, proveniente dall’incrocio delle sezioni sismostratigrafiche in onde P e in onde S.
Caratterizzazione del sottosuolo da un punto di vista dei suoi parametri elastici attraverso la restituzione grafica del Modulo di Poisson, Modulo di Young, e Modulo di Taglio. Questi parametri risulteranno fondamentali per condurre correttamente studi di microzonazione sismica e risposta sismica locale.