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La caratterizzazione sismica del sottosuolo

Le committenze, avendo l'esigenza di una caratterizzazione sismica del sottosuolo, si rivolgono a professionisti del settore pensando che le indagini geofisiche seguano delle procedure standardizzate. Di conseguenza, la scelta del professionista può diventare un fatto "irrilevante".

In Geofisica, invece (a differenza dell'ambito geotecnico), c'è nulla di standardizzato e la qualità del prodotto finale si basa esclusivamente sulla scelta delle procedure investigative e sui metodi di analisi che il professionista intende utilizzare. Di conseguenza, la scelta del professionista non è poi così "irrilevante".

Fermo restando che la Normativa Italiana - in ambito geofisico - non è restrittiva, gli elaborati tecnici ottenuti per mezzo di tecniche ed analisi diverse da quelle adoperate da Geologia 3.0 sono sempre e comunque conformi alle vigenti norme; e lo sono perchè restituiscono un Vs30/Vs(eq) necessario per la definizione della categoria di sottosuolo (approccio semplificato). A parte il fatto che ridurre il comportamento dinamico-elastico del sottosuolo (che mette in luce le criticità del terreno, indispesabile per definire la migliore scelta progettuale) ad un semplice e solo numero è una cosa NON geofisica, la normativa non delinea un percorso ben specifico e lascia al professionista la libertà di scegliere come procedere a patto che i metodi investigativi siano di "comprovata validità scientifica". Questo, di fatto, è una ovvietà: se tutte le tecniche ed i metodi di analisi dei dati non lo fossero, le strumentazioni di campagna ed i software commercializzati non avrebbero ragione di esistere! Di contro, esistono diverse tecniche e metodologie di analisi che possono essere utilizzati (basta semplicemente conoscerle) e solo alcune sono maggiormente utili per i fini progettuali (soprattutto se si ha a che fare con opere di importante classe d'uso per le quali sono necessari successivi studi di Risposta Sismica Locale).

Per rendere chiaro questo concetto è indispensabile uno rapido accenno sui limiti delle tecniche ed i metodi di analisi oggi largamente diffusi ed un rapido confronto con le tecniche ed i metodi di analisi seguiti da Geologia 3.0.

 

La 'MASW'

La tecnica oggi largamente in uso si basa sull'acquisizione della sola componente verticale (Z) delle onde di Rayleigh (R) attraverso uno stendimento di “n” geofoni (solo verticali) disposti linearmente. Per questo tipo di tecnica di acquisizione, purtroppo, spesso si crede che maggiore sia il numero di sensori utilizzati e migliore è la qualità del dato ottenuto. Ovviamente non è così: considerando che l'oggetto di studio (Analysis) per quanto concerne le Onde di Superficie (SW = Rayleigh + Love) è la DISPERSIONE (e non l' attenuazione - come nel caso della sismica a riflessione) delle Onde Elastiche generate attivamente, e siccome un segnale sismico si propaga nelle tre direzioni spaziali (che in geofisica si chiamano Radiale (R), Trasversale (T) e Verticale (V)), a fare la differenza NON è di certo il numero di geofoni verticali che vengono impiegati (se il sito è sempre lo stesso ed i geofoni sono tutti verticali, quel tipo di dispersione perchè dovrebbe cambiare???) quanto, invece, è:

1) la distanza tra sorgente ed ultimo geofono: sono le ultime tracce quelle che danno le informazioni cercate (ed in particolare l'ultima) giacchè in esse le ampiezze delle onde di superficie non nascondono le informazioni relative alle Onde di Volume (così come avviene per le prime); di fatto un numero sempre maggiore di geofoni sensibili alla stessa componente vibrazionale verticale incide su altre proprietà ma non su ciò su cui bisogna effettivamente prestare attenzione (la dispersione, appunto).

2) il mancato utilizzo dei geofoni orizzontali: il non rilevare le informazioni del segnale che si propaga sul piano orizzontale (derivanti dall'acquisizione della componente radiale e trasversale) non permette di avere un quadro esaustivo circa il comportamento elastico del sito che si studia.

Tutto ciò comporta:

a) il non essere certi che ciò che si apprezza (cioè ciò su cui si baserà il tipo di Analisi (Analysis)) sia l'effettivo modo fondamentale: essendo questi sempre riconoscibile nello spettro della dispersione delle Onde di Love/Onde di Rayleigh a componente Radiale e non sempre in quello delle Onde di Rayleigh a componente Verticale, non si può essere assolutamente sicuri che la curva di dispersione identificata sia effettivamente quella fondamentale o una di grado superiore. In siti particolari, inoltre, alcune curve di dispersione sembrano uniche quando invece rappresentano due fenomeni diversi ma che si incontrano in un solo punto (point kiss). Senza quindi un riscontro con la dispersione che si manifesta secondo la componente radiale e trasversale vi è il Rischio di determinare un modello Vs-profondità ipotetico (fortemente dispersivo) e sovrastimato.

b) il definire modelli geofisici molto dispersivi: in geofisica, più un modello è vincolato alle sue vere caratteristiche più è robusto. Non si tratta di mettere in relazione la propagazione delle onde di taglio (velocità) con gli spessori di materiali definiti da un modello geognostico (taratura del modello), nè, tanto meno, di determinare un certo valore mediato di Vs,30/Vs,eq così da determinare il famoso parametro normativo (approccio semplificato). No. I modelli sismici servono per dare informazioni su come l'evento acquisito (sismica attica) o registrato (sismica passiva) si sia evoluto nel tempo ('acquisizioni nel dominio del tempo'). Da questi, solo attraverso opportune metodologie (analisi congiunte), è possibile estrarre le effettive indicazioni sul sito e sul suo comportamento elastico.

In conclusione, la scelta del professionista non è poi un fatto così "irrilevante".

Si rimanda alla consultazione della pagina geofisica (Services > Geofisica) per valutare quanto invece viene acquisito e come tali segnali vengono elaborati in Geologia 3.0.

Di seguito una comparazione dell'applicazione del Metodo MASW tra quanto ottenuto secondo il 'modus operandi usuale' e quanto ottenuto rispettando tutte le teorie fisiche che ne regolano e validano la metodologia (e quindi il risultato) secondo le tecniche di acquisizione e di 'analisi congiunte' tipiche di Geologia 3.0 (le indagini sono state eseguite chiaramente sullo stesso sito): in questo esempio si vuole mettere a confronto, con riferimento all'Onda di Rayleigh, cosa significa il considerare solo ed esclusivamente la sua componente verticale e cosa significa, invece, considerarla completamente:

(a)

(b)

(c)

(d)

 

(a) spettro di dispersione ed analisi del segnale acquisito per mezzo di 24 geofoni verticali relativo alla Onda di Rayleygh secondo la componente Verticale > numero di oggetti su cui si basa il modello geofisico = 1;

(b) spettro di dispersione del segnale acquisito con tecnica MFA relativo alle Onde di Rayleygh secondo la componente Verticale e Radiale;

(c) analisi congiunta tra quanto relativo alle Onde di Rayleygh (secondo la componente Verticale e Radiale) e i Microtremori Ambientali (HVSR) > numero di oggetti su cui si basa il modello geofisico = 3;

(d) modelli fisici a confronto.

 

Per maggiori approfindimenti si consigliano i seguenti testi (di base):

Onde di superficie in geofisica applicata (Giancarlo Dal Moro, Flaccovio Editore)

Acquisizione e analisi di dati sismici e vibrazionali per studi di caratterizzazione sismica e geotecnica", Giancarlo Dal Moro, Flaccovio Editore)


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