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Geofisica applicata
con particolare riferimento alle prospezioni sismiche, elettriche,
elettromagnetiche e geotermiche
Negli ultimi anni è cresciuta a ritmi velocissimi l’esigenza
di utilizzare, nei campi della geologia applicata e dell’ingegneria, tecniche
geofisiche efficaci dal punto di vista della risoluzione e della restituzione
finale. Ciò grazie sia all’avanzamento del livello tecnologico-strumentale (lo
sviluppo e la calibrazione della tecnologia relativa alle strumentazioni di
acquisizione) sia all’affinamento delle conoscenze analitico-matematiche, dovuto
all’implementazione dei codici e dei modelli di calcolo.
Le informazioni acquisite dall’analisi geofisica sono
rappresentate da grandezze fisiche intrinseche dei mezzi del sistema sottoposto
alla prova. Laddove termina la caratterizzazione fisico-meccanica comincia
quella geometrica, cioè la definizione delle geometrie del mezzo materiale
all’interno delle sue parti più superficiali.
In ultima analisi le tecniche e tecnologie geofisiche
consentono di aprire virtualmente il mezzo investigato e osservarlo nelle sue
parti più interne.
Questo testo, risultato dell’esperienza professionale
maturata dagli autori nel campo della geofisica applicata con particolare
riferimento alle prospezioni sismiche, elettriche, elettromagnetiche e
geotermiche, costituisce una guida alle indagini geofisiche e descrive, oltre
alle teorie sulle quali questi metodi si basano, anche tecnologie, materiali e
modalità operative.
In allegato al testo è il programma Sismica, di immediato
utilizzo, per l’interpretazione dei segnali derivanti da una indagine geosismica.
Inoltre viene fornito il foglio di calcolo Module per il calcolo dei parametri
elasto-dinamici di sismica in foro.
Argomenti trattati:
- La fisica dei metodi sismici
- Sismica a rifrazione
- Sismica a riflessione
- Prospezioni sismiche all’interno e tra fori
- Sismica attiva di tipo masw, sasw ed analisi fk
- Georadar
- Geotermia
- Vs30: calcolo della risposta sismica locale
- Metodo geoelettrico
- Utilizzo del programma allegato
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Indice |
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LA FISICA DEI METODI SISMICI
Segnali sismici
Moti della particella e fasi
Attenuazione
Moduli elastici dei mezzi attraversati
Onde e percorsi nei mezzi
attraversati
Effetti non lineari
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SISMICA A RIFRAZIONE
Metodi di interpretazione di sismica a rifrazione di superficie
(onde P)
Metodo delle intercette (o convenzionale)
Metodo
reciproco generalizzato (g.r.m.)
Metodo reciproco di Hawkins o
Delay time
Metodo tomografico assiale di superficie
Il metodo
tomografico
Soluzioni dei sistemi di equazioni lineari nel
problema tomografico
Metodologie di calcolo sismo-tomografico
Ottimizzazione non lineare
Metodo iterativo
Tecnica della
proiezione inversa
Tecnica iterativa dei minimi quadrati (ilst)
Esempi di tomografia sismica di superficie
Individuazione di
elementi geostrutturali sotto copertura
Ispezione di una zona in
frana
Metodi di interpretazione di sismica a rifrazione di
superficie (onde sh)
Procedure di campagna ed elaborazione dati
Procedure di campagna
Esempio di elaborazione dei dati
Elaborazione con metodo delle intercette
Elaborazione con metodo
g.r.m. (metodo reciproco generalizzato) e Delay time
Risultati
dell’elaborazione dati scaturiti dalla campagna eseguita
Analisi
comparativa tra i metodi
Litologia e velocità sismiche
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SISMICA A RIFLESSIONE
Profili sismici a riflessione
Calcolo della velocità e della
profondità dei riflettori
Stacking
Punto comune di profondità
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PROSPEZIONI SISMICHE ALL’INTERNO E TRA FORI
Down-hole
Procedura sperimentale
Identificazione delle onde
elastiche
Metodi di interpretazione del down-hole
Metodo diretto
– Metodo intervallo
Metodo intervallo sommatoria o modificato
Metodo tragitto
legge di Snell
Metodo tragitto (legge di Snell)
Cross-hole
Procedura sperimentale
Interpretazione delle misure
cross-hole
Analisi di velocità mediante la funzione di cross
correlazione
Analisi della velocità mediante dominio delle
frequenze (cross-power spectrum)
Cross-hole tomografico
Geometrie ed acquisizione dati
Esempi di cross-hole classico e
tomografico
-
METODI NON INVASIVI PER LA
CARATTERIZZAZIONE ELASTICA DEI TERRENI MEDIANTE ONDE SUPERFICIALI
Generalità sulle onde superficiali
Onde di Rayleigh
Onde di
Love
Metodi di calcolo delle onde di superficie Rayleigh
Calcolo
della curva di dispersione sperimentale
Analisi cps
Analisi
frequenza-numero d’onda (f-k)
Analisi frequenza-lentezza (analisi
p-f)
Analisi tempo-frequenza
Analisi spac
Processo
d’inversione
Definizione del modello di velocità di taglio Vs
iniziale
Calcolo della curva di dispersione teorica
Calcolo del
profilo finale di velocità
Metodi attivi
sasw (Spectral Analysis
of Surface Waves)
Strumentazione e procedura sperimentale
Strumentazione
Procedura sperimentale
masw (Multichannel
Analysis of Surface Waves)
Strumentazione e procedura sperimentale
Strumentazione
Procedura sperimentale
Metodi passivi
Analisi
f-k o p-f negli array lineari
Strumentazione e procedura
sperimentale
Strumentazione
Procedura sperimentale
Metodo spac
(SPatial AutoCorrelation)
Strumentazione e procedura sperimentale
Strumentazione
Procedura sperimentale
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IL VS30: CALCOLO DELLA RISPOSTA SISMICA
LOCALE E PREVISIONE DELLE AZIONI SISMICHE DI PROGETTO SUI MANUFATTI
CON RIFERIMENTO ALL’O.P.C.M. 3274
Sottosuolo ideale
Descrizione sperimentale del metodo
Analisi numerica del metodo
Sottosuolo reale
Descrizione dei
metodi di calcolo
Normativa sismica vigente (ordinanza n. 3274 del
D.M. 14.01.2008)
Spettri di risposta
Sequenza geognostica e
geofisica finalizzata al calcolo e calcolo
Esempio di calcolo
della risposta sismica locale con riferimento alla O.P.C.M. 3274
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METODO GEOELETTRICO
Grandezze fisico-elettriche
La resistività nelle rocce
Sondaggi elettrici
Equipaggiamento di misura
Sondaggi elettrici
verticali (sev)
Modellazione dei dati sev
Limitazioni dei sev
Applicabilità e possibilità di esecuzione dei sev
Configurazioni
elettrodiche alternative
Configurazioni elettrodiche e profili
orizzontali di resistività
Multielettrodi e tecniche
elettro-tomografiche applicate
Cenni su tecniche di polarizzazione
indotta tomografica e applicazioni
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METODO ELETTROMAGNETICO GEORADAR
Elettromagnetismo e grandezze elettromagnetiche
Grandezze
elettromagnetiche
Proprietà del gpr
Attenuazione e assorbimento
Calcolo della velocità per la determinazione della profondità
Funzionamento di un sistema gpr
Strumentazione
Caratteristiche
delle antenne e gpr in foro
Processi di modellizzazione
Applicazioni
Geologia
Archeologia
Sottoservizi
Gallerie
Strade
Ricerca di cavità
Controllo di strutture di fondazione
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GEOTERMIA
Stima del gradiente di temperatura
Misure di conducibilità
termica
Flusso di calore
Sistemi geotermici ad alta ed a media e
bassa entalpia
Cenni sulle tecnologie per la produzione di energia
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IL SOFTWARE ALLEGATO
Potenzialità
Requisiti minimi di sistema, installazione e
avvio del programma
Ambiente di lavoro
La finestra
Geometriaintercette
La finestra Geometriaintercette down-hole
Elaborazione dei dati
Sismica di superficie
Sismica in foro
Intercette down-hole
Foglio di calcolo
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