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Acquisizione e analisi dei dati sismici - HoliSurface®

Nel campo geofisico ci si contraddistingue soprattutto perchè supportati da tecniche di prospezione e metodi di analisi dei dati basati sul sistema integrato HoliSurface®: tale sistema, in cui strumentazione di campagna e software computazionali sono tra loro perfettamente in sincrono, permette di eseguire Analisi Congiunte tra le diverse componenti dei segnali sismici acquisiti (sia secondo tecniche attive che secondo tecniche passive) secondo un approccio olistico. Ciò, in particolare, permette riconoscere, prima, e di attribuire, poi,nature ben specifiche al segnale che si è propagato (Onde P, Onde S, Onde di Superficie) e di dare senso (geofisico) compiuto a ciò che va sotto l'acronimo M.A.S.W. (Multichannel Analysis of Surface Waves): attribuendo ad ogni canale del sistema di acquisizione una specifica componente ('Multichannel': R = Propagazione Radiale, T = Propagazione Trasversale, Z = Propagazione Verticale) è possibile acquisire un segnale nel dominio del tempo che, passato nel dominio delle frequenze, permette di studiare la sua dispersione ('Analysis') e valutare il comportamento assunto dalle particelle del terreno in relazione alla propagazione delle onde di superficie (Surface Waves) secondo tutte le loro componenti.

 

In campagna si adotta la:

 

a) Tecnica MFA (Multiple Filter Analysis)

La tecnica attiva MFA (Multiple Filter Analysis – Dziewonsky et al., 1969; Herrmann, 2013; Pedersen et al., 2003) è utile per l'acquisizione della triplice propagazione del segnale sismico (R, T e V) mediante un unico geofono triassiale posto ad una opportuna distanza dal punto di energizzazione (offset).

Generazione delle Onde Elastiche:

VF = Matellata [8kg] su piastra con colpi [5 stack] a direzione verticale > propagazione radiale e verticale delle onde sismiche.

HF = Matellata [8kg] su traversina in legno con colpi [5 stack] a direzione orizzontale > propagazione radiale e verticale

 

b) Tecnica HVSR (Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio - HVSR)

La tecnica passiva HVSR (Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio - HVSR) viene utilizzata con lo scopo di eseguire una serie di misure di microtremori (tre da 20 minuti: con riferimento alla tecnica MFA, una sul punto di energizzazione, una sul punto di acquisizione ed una a metà tra i precedenti punti) utili a definire eventuali risonanze di sito e – unitamente a misure di dispersione delle onde di superficie – a meglio vincolare il profilo Vs (Dal Moro, 2010; 2011) (a causa della pesante non-univocità della soluzione, una modellazione del solo HVSR senza quantitative informazione sulle Vs da parte di misure di sismica attiva non risulta in grado di definire il profilo Vs).

 

c) Analisi Congiunte

In studio si eseguono Analisi Congiunte tra le componenti del segnale sismico nel dominio delle frequenze andando a considerare in particolare, per ciascuna, la relazione tra Frequenza e Velocità di Gruppo (Spettro di Velocità). Le tecniche adoperate in campagna ed il software computazionale (che svolge operazioni in ambiente MatLab®) definiscono così un unico ambiente (Sistema Matematico) adatto a sfruttare in maniera olistica tanto le componenti dell'onda di Rayleigh (R = Radiale, V = Verticale) - anche considerando l'RVSR - Radial-to-Vertical Spectral Ratio (metodologia HoliSurface®) - che quella orizzontale trasversale dell'onda di Love. Congiuntamente anche all'HVSR, utile a delineare la parte più profonda (bedrock sismico), l'analisi consente di determinare il profilo verticale della Vs e, di conseguenza, il parametro Vs30-Vs(eq).

Eseguire una Analisi Congiunta significa:

- riconoscere ed attribuire la specifica natura ad ogni tipo di segnale (Dir_P, Refr_P, Dir_S, Refr_SH, Rayleigh_V-R, Love)

- determinare gli spettri di Velocità di Gruppo delle Onde Rayleigh (e RVSR (Radial-to-Vertical Spectral Ratio) (metodologia HoliSurface®)) e delle Onde di Love

- considerare il contributo dell'analisi dei microtremori per mezzo della curva HVSR media (ottenuta dalle tre registrazioni dei microtremori ambientali)

- determinare dei modelli sintetici che meglio si adattano alla dispersione reale del segnale emersa da ogni singola componente

 

Caratterizzazione sismica del sito

L'Analisi Congiunta dei dati, a differneza di quanto generalmente si fà, permette quindi di lavorare direttamente sulla Dispersione del segnale acquisito senza il dover determinare artificialmente una curva di dispersione (metodo interpretativo) da "piccare". In tal modo il risultato finale sarà un modello sintetico che rispecchia le specifiche caratteristiche elasto-dinamiche consentendo quindi di ricostruire la risposta del terreno alla propagazione dei segnali sismici naturali (sismica passiva) e artificiali (sismica attiva). La caratterizzazione sismica del sito è quindi ottenuta attraverso la valutazione della:

- Definizione del moto delle particelle soggette al passaggio delle Onde di Rayleigh (Progrado/Retrogrado);

- Definizione del moto delle particelle lungo il piano verticale e radiale alle diverse frequenze;

- Definizione della Curva RPM (Rayleigh Particle Motion): propagazione e direzionalità;

- Profilo delle Vs rispetto alla profondità e stima del bedrock sismico

Di seguito alcuni esempi:

 

 

 

 

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