Geofisica

INDAGINE SISMICA A RIFRAZIONE E A RIFLESSIONE

La rifrazione e la riflessione dell'energia elastica sono fenomeni che si verificano quando un pacchetto d'onde sismiche, incontra una superficie di discontinuità (litologica o, nell'ambito dello stesso litotipo, per variazioni di compattazione, fratturazione, ecc.) di due mezzi diversi. Le indagini di sismica a rifrazione e/o riflessione consentono di definire lungo un profilo indagato, tramite la velocità di propagazione delle onde di compressione e di taglio, le unità litologiche presenti e la loro geometria (spessori e superfici di contatto). Inoltre, esse consentono di stimare i moduli elastici dinamici e di valutare il coefficiente di Poisson dei terreni investigati. L'unità sismica in dotazione è costituita da un sismografo Geode a 24 canali ES-3000, prodotto dalla Geometrics Ltd.

Sismica a rifrazione
Il metodo fornisce informazioni dettagliate areali con una vasta applicabilità. I risultati dell'interpretazione sono correlati a importanti parametri geomeccanici e geotecnici; inoltre consentono di valutare alcune caratteristiche fondamentali per il calcolo della risposta sismica di un sito.
Le applicazioni
indagini per la valutazione dello stato di conservazione di aree archeologiche;
ricostruzione della stratigrafia geologica a piccola e media profondità;
identificazione del limite substrato roccioso-depositi di copertura;
studio di fondazioni;
valutazione dei depositi di ghiaia, sabbia, argilla;
localizzazione di faglie e fratture;
ricerca di falde idriche;
localizzazione della posizione della superficie di scivolamento in aree di frana.

Esecuzione dell'indagine di sismica a rifrazione
La prospezione prevede uno stendimento di geofoni in superficie, generalmente in numero di 12 o 24, e diversi punti di energizzazione che, nelle modalità operative più semplici, vengono posizionati al centro e agli estremi dello stendimento. Per l’applicazione della tecnica tomografica il numero di energizzazioni minimo è 5 o 7. All'atto di trasmissione dell'impulso elastico al terreno viene avviato un registratore che permette di misurare il tempo impiegato dalla perturbazione sismica indotta nel terreno a percorrere la distanza tra la sorgente e i geofoni, disposti a distanze equispaziate lungo il profilo.
L'elaborazione di opportuni diagrammi spazio-tempo (dromocrone) conduce alla ricostruzione di un profilo del sottosuolo (in termini di disposizione geometrica e di caratteristiche meccanico-elastiche dei litotipi presenti al di sotto della zona di indagine), che permette di definire la velocità di trasmissione delle onde elastiche per diverse stratificazioni.

Sismica a riflessione
Le applicazioni
indagini per la valutazione dello stato di conservazione di aree archeologiche;
individuazione delle geometrie e delle proprietà elastiche del sottosuolo (velocità, impedenza acustica), dalle quali si può risalire, grazie ad un'interazione con le conoscenze geologiche della zona, al tipo di rocce che lo compongono ed alle loro caratteristiche di resistenza, compattezza, porosità ecc.;
valutazione della profondità del substrato roccioso;
ricerca di falde acquifere;
individuazione di piani di scollamento in zone caratterizzate da movimenti franosi;
individuazione di faglie e fratture.

Tali indagini garantiscono una risposta più puntuale di quella della sismica a rifrazione e permette un maggiore dettaglio nella descrizione della morfologia delle superfici di discontinuità indipendentemente dalla loro profondità.

Esecuzione dell'indagine di sismica a riflessione
Come nel caso della sismica a rifrazione, la strumentazione base è costituita da un sismografo, da un cavo sismico e da geofoni. Il sistema di acquisizione dati però ha delle caratteristiche particolari per poter registrare anche le onde sismiche riflesse dalle discontinuità del terreno, caratterizzate da minore velocità, minore energia e maggiore frequenza rispetto alle onde rifratte.
Tale metodologia considera i tempi che intercorrono tra l'istante di generazione e l'istante di ricezione di un impulso elastico in superficie, dopo una o più riflessioni contro altrettante superfici riflettenti. Tale tecnica consente di mettere in evidenza l'esistenza di superfici con diversa impedenza sismica, di determinarne la profondità, di studiarne la forma e, in definitiva, di trarre elementi di giudizio sulle caratteristiche strutturali del sottosuolo.
Diversamente 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. Per raggiungere questo scopo sono necessarie numerose energizzazioni, con particolare geometrie degli stendimenti, e l'utilizzo di apparecchiature di registrazione di categoria superiore a quelle idonee per la rifrazione, in grado di registrare con più accuratezza il segnale. L'interpretazione dei dati richiede, poi, una fase di processing, attraverso la quale si giunge ad elaborati grafici, denominati "sezioni sismiche", nei quali viene evidenziato l'andamento delle superfici di riflessione provenienti dal sottosuolo associabili a strutture geologiche.

Stendimento Sismico Stendimento Sismico a Rifrazione

Search