COMUNE DI CIVITA D’ANTINO (AQ) · 2019-11-18 · GGM S.r.l. Viale San Martino n. 30 – 65013...

COMUNE DI

CIVITA D’ANTINO (AQ)

PROGETTO:

LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E RISANAMENTO IDROGEOLOGICO NEL

TERRITORIO COMUNALE DI CIVITA D'ANTINO CAPOLUOGO - DISSESTO

IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE RIMEMBRANZE - LOTTO 1 "CUP:F42J18000060001 CIG:ZE0257E363".

RELAZIONE TECNICA SULLE INDAGINI GEOFISICHE

COMMITTENTE

GECO S.R.L.

Via Liguria n°19/L

67051- AVEZZANO (AQ)

P.I.: 01964020661

PREPARATO

Dott. DELLI ROCIOLI

REVISIONE

Geol. C. CHILUFYA

APPROVATO

Geol. R. Di Pasquale

DATA

OTTOBRE 2019

REVISIONE

00

STATO

Finale

RIF. LAV.: 035_2019

GGM S.r.l. Viale San Martino n. 30 – 65013 Città Sant’Angelo (PE) – P.iva: IT 01891900688

Tel: +39 0859506423 – Email: [email protected] – Pec: [email protected] – Web: www.ggmsrl.it

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Viale San Martino, 30 - 65013 Città Sant’Angelo (PE) Tel./Fax: +39 0859506423 - P.iva: 01891900688

E-mail : [email protected] - P.E.C. : [email protected]

INDAGINI GEOFISICHE LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E RISANAMENTO IDROGEOLOGICO NEL TERRITORIO

COMUNALE DI CIVITA D'ANTINO CAPOLUOGO - DISSESTO IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE RIMEMBRANZE - LOTTO 1 "

CUP:F42J18000060001 CIG:ZE0257E363".

Revisione: REV 00 COMMITTENTE

Geco s.r.l. Data: Ottobre 2019

Rif. Lav.: 035/2019_Geco_Civita_D'Antino (AQ)_Relazione tecnica sulle indagini geofisiche 1

INDICE

PREMESSA ................................................................................................................................................... 2

1. INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A RIFRAZIONE 2D – S.R.T. ................................................................... 4

1.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ........................................................................................................ 6

1.2. ACQUISIZIONE DATI ....................................................................................................................... 7

1.3. ELABORAZIONE DATI ..................................................................................................................... 9

2. INDAGINE SISMICA M.A.S.W. .............................................................................................................. 10

2.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ...................................................................................................... 11

2.2. ACQUISIZIONE DATI ..................................................................................................................... 12

2.3. ELABORAZIONE DATI ................................................................................................................... 14

3. INDAGINE SISMICA PASSIVA H.V.S.R. ................................................................................................... 17




4. INDAGINE GEORADAR (G.P.R.) ........................................................................................................... 21




ALLEGATI

TAV. 01 – CARTA UBICAZIONE DELLE INDANGINI

TAV. 02 – INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A RIFRAZIONE - SRT

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PREMESSA

Su incarico della Società GECO S.R.L., in data 30/08/2018, sono state eseguite delle indagini geofisiche a

sostegno del progetto: “LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E RISANAMENTO IDROGEOLOGICO NEL TERRITORIO

COMUNALE DI CIVITA D'ANTINO CAPOLUOGO - DISSESTO IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE

RIMEMBRANZE - LOTTO 1 " nel comune di Civita D’Antino (AQ).

Lo scopo del lavoro riguarda lo studio delle proprietà dei depositi presenti nel sito, la definizione delle geometrie

e degli spessori dell’intervallo stratigrafico interessato, la modellazione sismo-stratigrafica, l’individuazione di

zone anomale che potrebbero determinare variazioni e disomogeneità delle proprietà litostratigrafiche dei

terreni e la conoscenza predittiva dell'ubicazione dei sottoservizi ai fini di una corretta progettazione per le

future opere da realizzare nell’area in esame.

I risultati delle indagini hanno permesso di ottenere le seguenti informazioni:

• Caratterizzazione sismo-stratigrafica dei terreni;

• Stima della Vs,eq;

• Stima delle frequenze di risonanza dei terreni;

• Individuazione di sottoservizi.

Nello specifico sono state programmate ed eseguite le seguenti operazioni:

1. esecuzione di indagini geofisiche, le cui ubicazioni sono riportate in Fig.1, consistenti in:

• n. 1 stendimento di tomografia di sismica a rifrazione 2D (S.R.T.) per la caratterizzazione sismo-

stratigrafica del terreno;

• n. 1 stendimento di indagine sismica M.A.S.W. per la stima della Vs30,eq e della categoria di

sottosuolo;

• n. 1 indagine sismica passiva a stazione singola (H.V.S.R.) per la stima delle frequenze di risonanza

del terreno;

• n. 2 griglie G.P.R. per la ricerca e mappatura di sottoservizi;

2. elaborazione ed interpretazione dei dati ottenuti e stesura della presente relazione tecnica.

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Fig. 1 – Ubicazione indagini geofische su ortofoto

Il presente lavoro è stato redatto in ottemperanza alle disposizioni contenute:

• DECRETO MINISTERIALE DELLE INFRASTRUTTURE E DEI TRASPORTI 17 GENNAIO 2018 (AGGIORNAMENTO DELLE

“NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI”);

• ASTM D6429 - 99(2011) E1 - STANDARD GUIDE FOR SELECTING SURFACE GEOPHYSICAL METHODS;

• ASTM D6431 - 99(2010) - STANDARD GUIDE FOR USING THE DIRECT CURRENT RESISTIVITY METHOD FOR SUBSURFACE

INVESTIGATION;

• ASTM D6432 - 11 STANDARD GUIDE FOR USING THE SURFACE GROUND PENETRATING RADAR METHOD FOR SUBSURFACE

INVESTIGATION

• ASTM D5777-18 STANDARD GUIDE FOR USING THE SEISMIC REFRACTION METHOD FOR SUBSURFACE INVESTIGATION

• LINEE GUIDA SESAME 2005.

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1. INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A RIFRAZIONE 2D – S.R.T.

L’indagine consiste nel generare un'onda sismica di compressione o di taglio nel terreno attraverso una

determinata sorgente di energia (colpo di mazza o di maglio, esplosivo etc.) e nel misurare il tempo impiegato

da questa a compiere il percorso nel sottosuolo dal punto di energizzazione fino ai geofoni di ricezione

seguendo le leggi di rifrazione dell'ottica (Legge di Snell), cioè rifrangendosi sulle superfici di separazione tra

due strati sovrapposti di densità (o meglio di modulo elastico) crescente. L'apparecchiatura necessaria per le

prospezioni è costituita da una serie di ricevitori (geofoni) che vengono spaziati lungo un determinato

allineamento (base sismica) e da un cronografo 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 elastiche longitudinali (Vp) o trasversali (Vs) dei mezzi attraversati ed il loro

spessore. Il metodo della tomografia sismica a rifrazione è una tecnica di indagine geofisica che permette

l’individuazione delle anomalie di propagazione delle onde sismiche con un alto potere risolutivo, offrendo la

possibilità di ricostruire anomalie e discontinuità stratigrafiche anche particolarmente complesse. Questa

metodologia fornisce l’immagine della distribuzione delle onde sismiche nel sottosuolo basata sui tempi di primo

arrivo e sulla geometria di acquisizione. In tal modo si ricostruisce un modello di velocità che può essere

migliorato attraverso successive iterazioni fino al raggiungimento di una sovrapposizione ottimale tra i tempi di

arrivo misurati e quelli calcolati. Per le procedure di realizzazione d’immagini tomografiche è necessario

utilizzare un maggior numero di sorgenti di energizzazione e di punti di ricezione delle onde sismiche al fine di

una distribuzione dei raggi sismici omogenea e con una densità che viene predefinita in funzione del "target" da

raggiungere. La tecnica operativa utilizzata prevede la disposizione dei trasmettitori (punti di scoppio) e dei

ricevitori (geofoni) posizionati su un profilo rettilineo. Per la ricostruzione tomografica dell’immagine si utilizza

una suddivisione dell’area di studio in celle elementari calcolando per ciascuna di queste un valore di velocità

congruente con il tempo di tragitto medio relativo ai percorsi dei raggi sismici che le attraversano; la

presentazione delle elaborazioni eseguite dà come risultato una mappa della distribuzione delle velocità

sismiche in una sezione contenente le diposizioni delle sorgenti e dei geofoni. Il risultato finale consiste nella

rappresentazione delle velocità (in m/s) per piani o sezioni indagate, secondo una scala cromatica prefissata

che in genere va dal blu (basse velocità) al rosso (alte velocità). Quanto più il mezzo attraversato dalle onde

sismiche è rigido e incomprimibile tanto maggiore sarà la sua velocità caratteristica. Valori bassi della velocità

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mettono in evidenza la variazione negativa delle caratteristiche elastiche e meccaniche indicando la presenza di

un possibile deterioramento della struttura interna del terreno. Nel presente studio sono state utilizzate le sole

onde P (onde di volume, longitudinali, o di compressione). La velocità di propagazione delle onde elastiche nel

suolo è compresa tra larghi imiti, per lo stesso tipo di roccia essa diminuisce col grado di alterazione, di

fessurazione e/o di fratturazione; aumenta per contro con la profondità e l'età geologica. Sensibili differenze si

possono avere, in rocce stratificate, tra le velocità rilevate lungo i piani di strato e quelle rilevate

perpendicolarmente a questi. La velocità delle onde compressionali, diversamente da quelle trasversali che non

si trasmettono nell’acqua, è fortemente influenzata dalla presenza della falda acquifera e dal grado di

saturazione. Questo ad esempio comporta che anche litotipi differenti possano avere uguali velocità delle onde

sismiche compressionali (ad esempio roccia fortemente fratturata e materiale detritico saturo con velocità Vp

dell'ordine di 1400÷1700 m/sec), per cui non necessariamente l'interpretazione sismo-stratigrafica

corrisponderà con la reale situazione geologico-stratigrafica. Di seguito si fornisce una tabella (Tab. 1.1) di

interpretazione generale dei valori delle onde di compressione (P) e di taglio (S) che permette di avanzare

correlazioni sufficientemente accurate tra valore delle velocità delle onde P e S in m/s e tipologia di terreno e/o

roccia.

Litotipo Vp m/sec Vs m/sec

Areato superficiale 300-800 100-250

Sabbia asciutta 500-1000 250 - 600

Sabbia umida 600-1800 300-800

Argilla 1800-2900 500-1000

Terreni alluvionali sciolti 400-2000 220-1100

Acqua 1450-1500 -

Lave 2500-4000 1200-200

Calcare 2350-5000 800-3000

Arenarie 2500-4500 700-3000

Graniti 4000-6000 2200-3500

Piroclastici coerenti (Tufo) 750-2450 400-1100

Piroclastici incoerenti (Pozzolana) 350-1000 100-400

Tab. 1.1- Valori di velocità delle onde P e S caratteristici di vari litotipi comunemente

studiati nelle indagini sismiche a rifrazione per Onde P e S.

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1.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA

L’acquisizione dati è stata eseguita utilizzando la seguente strumentazione:

• Sistema di acquisizione dati :

costituito da un sismografo digitale GEA 24 (prodotto dalla PASI) con risoluzione 24 bit a 24 canali, con le

caratteristiche tecniche, riportate in Tab. 1.1.1.

• Sistema di ricezione :

costituto da geofoni verticali monocomponente del tipo elettromagnetico a bobina mobile a massa sospesa,

con frequenza propria di 14.0 Hz. I trasduttori di velocità sono in grado di tradurre in segnale elettrico la

velocità con cui il suolo si sposta al passaggio delle onde sismiche longitudinali e trasversali prodotte da una

specifica sorgente.

• Sistema di energizzazione per le onde P :

la sorgente è costituita da una mazza del peso di 10 Kg battente verticalmente su una piastra metallica

circolare del diametro di 25 cm posta direttamente sul piano campagna. Per ogni shot point viene preparata

nel terreno una piazzola, asportando i primi centimetri di suolo vegetale scadente, in cui si posiziona la

piastra; in questo modo si ottiene una migliore energizzazione sismica in termini di ampiezza e di spettro

dell'impulso immesso, con un incremento del rapporto segnale/rumore.

• Sistema trigger :

consiste in circuito elettrico che viene chiuso nell’istante in cui il grave colpisce la base di battuta

consentendo ad un condensatore di scaricare la carica precedentemente immagazzinata e di produrre un

impulso che viene inviato a un sensore collegato al sistema di acquisizione dati. In questo modo è possibile

individuare e visualizzare l’esatto istante in cui la sorgente viene attivata e fissare l’inizio della registrazione.

• Sistema trasferimento segnale :

il trasferimento del segnale dal sistema di ricezione (geofono) al sistema di acquisizione dati (sismografo) è

effettuato tramite un cavo sismico, costituito da cavo elettrico bipolare schermato e collegato al geofono. Il

segnale acquisito dai geofoni sarà trasferito al sistema di acquisizione senza nessuna perdita di

informazione.

La strumentazione utilizzata è conforme alle seguenti norme:

• Compatibilità elettromagnetica: 89 / 336 / CE

• Direttiva bassa tensione: 72/23 /CE

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CARATTERISTICHE TECNICHE

SISMOGRAFO GEA 24 “ PASI “

SISMOGRAFO GEA 24 “PASI“

Tab. 1.1.1 - Caratteristiche tecniche del GEA 24 (PASI).

1.2. ACQUISIZIONE DATI

L’acquisizione dei dati sismici è stata condotta mediante un allineamento di geofoni superficiali. Dopo aver

posizionato i geofoni sul terreno, e dopo il collegamento di questi ultimi ai cavi elettrici tramite appositi morsetti

bipolari, per ogni acquisizione sono stati realizzati alcuni shots di prova allo scopo di tarare i parametri di

acquisizione sul sismografo in termini di determinazione del livello del rumore di fondo e taratura delle

amplificazioni dei singoli canali di registrazione. Compiuta la taratura della strumentazione si è proceduto alla

prospezione sismica in modo tale che, dopo ogni energizzazione (o somma di energizzazioni) su ciascun punto

d’impatto prestabilito, si è acquisito e registrato il segnale sul sismografo per la successiva elaborazione.

L'istante di tempo zero, per l’avvio della registrazione, è stato inviato allo strumento da uno shock-sensor

(trigger) posto direttamente sul terreno mentre, per una migliore acquisizione del segnale rispetto al rumore

(noise sismico), si è proceduto alla somma di più energizzazioni (processo di stacking). Le sorgenti per

l’energizzazione sono state poste a delle distanze relative dai geofoni al fine di raggiungere un’ottimale

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copertura dell’area d’indagine. Lo schema di acquisizione della linea di tomografia sismica (lunghezza, posizione

dei punti di energizzazione etc.) viene di seguito riportato:

Scoppi esterni Scoppi interni Distanza Geofoni

Numero: 2 (1,9) Numero: 7 (2,3,4,5,6,7,8)

4 m 1:- 6.0 m da G1 (0 m)

7:+ 6.0 m da G24 (92 m)

2: tra G3 e G4; 3: tra G6 e G7; 4: tra G9 e G10; 5: tra G12 e G13;

6: tra G15 e G16; 7: tra G18 e G19; 8: tra G21 e G22;

Fig. 1.2.1 - Configurazione delle linee di tomografia sismica.

Nello specifico sono state realizzate n°1 linea di tomografia sismica (Fig. 1.2.2), (Cfr. TAV. 02), le cui

caratteristiche geometriche e di configurazione sono riportate nella seguente tabella 1.2.1.

Fig. 1.2.2 – Acquisizione sismica S.R.T.

Linea

Passo

Geofonico (m)

N.o

Geofoni (n.)

Numero

energizzazioni (n.)

Lunghezza

stendimento (m)

Profondità

indagine (m)

Coordinate Cartografiche

UTM - WGS84 33N

S.R.T. 4 24 9 92 48 Inizio linea:

373115.3 m E

4638297.8 m N

Fine linea:

373205.0 m E

4638313.4 m N

Tab. 1.2.1 - Caratteristiche geometriche e di configurazione.

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1.3. ELABORAZIONE DATI

I dati acquisiti sono stati successivamente elaborati attraverso l’utilizzo di specifici programmi di elaborazione

operando attraverso le seguenti fasi:

• Determinazione dei tempi di primo arrivo attraverso il software RAYFRACT (prodotto dalla Intelligent

Resources Inc.) operando prima in modalità automatica e, successivamente, con aggiustamenti manuali

facendo particolare attenzione alle fasi d’onda ed alla loro evoluzione;

• Formazione di un database contenente la geometria di acquisizione (posizione plano-altimetrica dei

geofoni e degli scoppi) ed i tempi di arrivo per ciascun scoppio;

• Inversione Delta t-V che permette di ottenere profili monodimensionali (1D) del tipo profondità/velocità;

• Ottimizzazione del profilo per iterazioni successive, mediante inversione tomografica WET (Wave path

Eikonal Traveltime), che permette il calcolo delle traiettorie d’onda (wave path) attraverso le soluzioni alle

differenze finite dell’equazione che esprime le modalità di propagazione di un’onda in un mezzo isotropo;

• Controllo del “fitting” tra i tempi misurati e i tempi calcolati con eventuali reiterazioni del processo di

inversione;

• Output grafico della sezione tomografica elaborata.

Per l’inversione dei dati sismici acquisiti è stato utilizzato il software Rayfract (distribuito dalla Intelligent

Resource Inc.) che impiega le soluzioni Eikonali per il calcolo dei tempi di percorso e per la modellazione della

diffrazione, la rifrazione e la trasmissione delle onde sismiche. Questo metodo fornisce un buon fitting iniziale tra

i primi arrivi di campagna e quelli sintetici. Il modello iniziale viene quindi ottimizzato automaticamente mediante

l'inversione tomografica 2D WET. Successivamente, per la fase di imaging, è stato utilizzato un software dedicato

(Surfer 16). La sezione bidimensionale 2D costituisce il risultato finale della procedura di inversione che produce

una unica sezione/modello di velocità Vp in m/s per ogni stendimento superficiale eseguito.

L’esempio del modello di velocità finale ovvero il risultato dell’inversione numerica dei dati sperimentali acquisiti

in sito, è riportato in Fig. 1.3.1 con l’opportuna scala cromatica che vanno a descrivere un modello sismo-

stratigrafico.

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Il risultato e l’interpretazione della prova eseguita è illustrata nella Tavola 02.

Fig. 1.3.1 - Modello 2D (S.R.T. 1) di velocità in onde P ottenuti dall’inversione tomografica con la relativa scala di velocità Vp (m/s).

2. INDAGINE SISMICA M.A.S.W.

Il metodo M.A.S.W (Park et al., 1999) è una tecnica di indagine che consente la definizione del profilo

superficiale di velocità delle onde di taglio Vs, basandosi sulla misura della propagazione delle onde di superficie

di Rayleigh generate da una sorgente impulsiva verticale, o di Love generate da una sorgente di taglio,

registrata da diversi sensori (geofoni) posti sulla superficie del suolo. L’indagine sismica tipo M.A.S.W. è un

metodo “attivo” in cui le onde superficiali sono prodotte da una sorgente impulsiva disposta a piano campagna;

nel “metodo passivo” (es. Re.Mi.) invece le onde superficiali sono prodotte non da una sorgente impulsiva ma

da “microtremori” prodotti da sorgenti naturali e antropiche. Le due tecniche indagano bande spettrali differenti:

mentre il metodo attivo consente di ottenere una curva di dispersione nel range di frequenza compreso tra 10 e

40 Hz e fornisce informazioni sulla parte più superficiale di sottosuolo, il metodo passivo consente di

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determinare una curva di dispersione nella banda di frequenza tra 1 e 20 Hz e fornisce informazioni sugli strati

più profondi. Per l’esecuzione dell’indagine sismica in oggetto è stato utilizzato il “metodo attivo”. L’analisi delle

onde superficiali è stata eseguita utilizzando la strumentazione per la prospezione sismica disposta sul terreno

secondo un array lineare.


La strumentazione utilizzata per il presente studio si compone di:

CARATTERISTICHE TECNICHE SISMOGRAFO GEA 24 “ PASI “

SISMOGRAFO GEA 24 “PASI“

Tab. 2.1.1 - Caratteristiche tecniche del GEA 24 (PASI).

• Sistema di acquisizione dati : costituito da un sismografo digitale GEA 24 (prodotto dalla PASI) con

risoluzione 24 bit a 24 canali, con le caratteristiche tecniche, riportate in Tab. 2.1.1..

• Sistema di ricezione: costituito da geofoni verticali monocomponente del tipo elettromagnetico a bobina

mobile a massa sospesa, con frequenza propria 4.5 Hz. I trasduttori di velocità sono in grado di tradurre in

segnale elettrico la velocità con cui il suolo si sposta al passaggio delle onde sismiche longitudinali e

trasversali prodotte da una specifica sorgente.

• Sistema di energizzazione per le onde P: la sorgente è costituita da una mazza del peso di 10 Kg battente

verticalmente su una piastra metallica circolare del diametro di 25 cm posta direttamente sul piano

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campagna. Per ogni shot point viene preparata nel terreno una piazzola, asportando i primi centimetri di

suolo vegetale scadente, in cui si posiziona la piastra; in questo modo si ottiene una migliore

energizzazione sismica in termini di ampiezza e di spettro dell'impulso immesso, con un incremento del

rapporto segnale/rumore.

• Sistema trigger: consiste in circuito elettrico che viene chiuso nell’istante in cui il grave colpisce la base di

battuta, consentendo ad un condensatore di scaricare la carica precedentemente immagazzinata e di

produrre un impulso che viene inviato a un sensore collegato al sistema di acquisizione dati. In questo

modo è possibile individuare e visualizzare l’esatto istante in cui la sorgente viene attivata e fissare l’inizio

della registrazione.

• Sistema trasferimento segnale: il trasferimento del segnale dal sistema di ricezione (geofono) al sistema di

acquisizione dati (sismografo) è effettuato tramite cavo sismico, costituiti da cavo elettrico bipolari in pur

schermati collegato al geofono. Il segnale acquisito dai geofoni sarà trasferito al sistema di acquisizione

senza nessuna perdita di informazione.

Fig. 2.1.1 – Configurazione dell’acquisizione.

Di seguito si riassumono le principali caratteristiche tecniche della strumentazione utilizzata (Tab. 2.1.2):

N° Strumentazione Caratteristiche Tecniche

1 Unità di acquisizione Sismografo “PASI mod. GEA 24” a 24 bit

24 Geofoni verticali “GEOSPACE” con f0 = 4.5 Hz

2 Cavi sismici L = 115 mt (max.)

1 Sorgente Mazza battente su piattello metallico

Tab. 2.1.2 – Caratteristiche della strumentazione utilizzata.


L’acquisizione è stata condotta mediante uno stendimento lineare di geofoni superficiali. Dopo aver posizionato i

geofoni sul terreno e dopo il collegamento di questi ultimi ai cavi elettrici, tramite appositi morsetti bipolari, per

ogni acquisizione sono state realizzati alcune energizzazioni di prova allo scopo di tarare i parametri di

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acquisizione del sismografo in termini di determinazione del livello del rumore di fondo e taratura delle

amplificazioni dei singoli canali di registrazione. Effettuata la taratura della strumentazione si è proceduto alla

prospezione sismica M.A.S.W. in modo tale che, dopo ogni energizzazione (o somma di energizzazioni) su

ciascun punto d’impatto prestabilito, si è acquisito e registrato il segnale sul sismografo per la successiva

elaborazione. L'istante di tempo zero, ovvero il segnale d’inizio registrazione, è stato inviato allo strumento da

uno shock-sensor (trigger) posto direttamente sul terreno. Per aumentare il rapporto segnale/rumore si è

proceduto alla somma di più energizzazioni (processo di stacking). La sorgente per l’energizzazione è stata

posta ad una distanza ottimale dagli ultimi geofoni (Optimum Field Parameters of an MASW Survey”, Park et al.,

2005; Dal Moro, 2008). Per l’acquisizione, gli impulsi sismici ricevuti dai geofoni posizionati sulla superficie

topografica sono stati acquisiti dal sismografo GEA 24 tramite il quale, dopo una conversione analogico-digitale

sono stati registrati nell’hard disk del computer esterno al sismografo stesso.

Nello specifico è stata realizzata n.1 linea sismica M.A.S.W. (Fig. 2.2.1), le cui caratteristiche geometriche e di

configurazione sono riportate nella Tab. 2.2.1.

Fig. 2.2.1 - Acquisizione sismica M.A.S.W..

Linea Passo

geofonico (m)

Geofoni (n°)

Lungh. (m)

Sorgente (m)

Frequenza acquisizione

(Hz)

Tempo acquisizione

(sec)

Coordinate Cartografiche UTM - WGS84 33N

M.A.S.W. 2 24 46 ±4.00 1000 1.5

Inizio linea:

373131.1 m E

4638299.9 m N

Fine linea:

373176.1 m E 4638307.9 m N

Tab. 2.2.1 - Caratteristiche geometriche e di configurazione del profilo sismico M.A.S.W..

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I segnali sismici acquisiti sono stati successivamente elaborati con appositi programmi per la determinazione

della sismo-stratigrafia del sottosuolo e della Vs30, eq.


I dati sperimentali, acquisiti in formato SEG-2, sono stati trasferiti su PC per l’elaborazione e successiva

interpretazione attraverso l’utilizzo di programmi specifici (SURFSEIS, GEOPSY e MASW). Operativamente sono

state completate le seguenti operazioni:

1. Visualizzazione e filtraggio della registrazione;

2. Estrazione e visualizzazione della curva di dispersione;

3. Picking della curva di dispersione;

4. Calcolo del profilo (1D) di velocità delle onde di taglio Vs con la profondità.

L’analisi consiste nella trasformazione dei segnali registrati in uno spettro bidimensionale “phase velocity-

frequency (c-f)” che analizza l’energia di propagazione delle onde superficiali lungo la linea sismica effettuata.

Gli spettri bidimensionali ottenuti dalle registrazioni M.A.S.W. vengono successivamente combinati in modo da

ottenere uno spettro unico.

Si è proceduto ad un picking ridotto alle sole finestre visibili che hanno permesso una ricostruzione

approssimata dell’andamento della curva di dispersione (Fig. 2.3.1). Tali valori vengono successivamente

riportati su un diagramma periodo-velocità di fase per l’analisi della curva di dispersione e l’ottimizzazione di un

modello interpretativo (Fig. 2.3.2).

Fig .2.3.1 – Curva di dispersione numerica (punti rossi) con traccia del picking (punti sperimentali verdi) – M.A.S.W..

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Fig. 2.3.2 – Curva di dispersione sperimentale (tratti verdi) con sovrapposizione della curva apparente del modello teorico (punti rossi e blu) – M.A.S.W..

Dall’inversione della curva di dispersione si ottiene il seguente modello medio di velocità delle onde sismiche di

taglio con la profondità rappresentativa dell’area investigata (Fig. 2.3.3).

Fig. 2.3.3 – Profilo delle Vs,eq in forma grafica e numerica – M.A.S.W..

Ai sensi del D.M. 17/01/2018, ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto deve essere valutata

l’influenza delle condizioni litologiche e geomorfologiche locali, determinando quindi la corrispondente categoria

(o tipo) di sottosuolo nonché le condizioni topografiche del sito di interesse.

La determinazione della classificazione del sottosuolo si effettua in base alle condizioni stratigrafiche ed ai valori

della velocità equivalente di propagazione delle onde di taglio VS,eq (in m/s).

Profondità dal p.c.

(m)

Velocità delle Vs

(m/s)

2.00 250

5.00 280

8.00 420

12.00 461

16.00 540

21.00 670

28.00 700

32.00 850

40.00 900

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A partire dal modello sismico monodimensionale sopra riportato, è possibile calcolare il valore delle Vs

equivalente, che rappresenta la “velocità equivalente” di propagazione entro 30 m di profondità delle onde di

taglio.

Per il calcolo delle Vs,eq si fa riferimento alla seguente espressione, riportata nelle NTC 2018:

con:

hi spessore dell’ i-esimo strato

Vs,i la velocità delle onde di taglio nell’ i-esimo strato

N numero di strati

H profondità del substrato, definito come quella formazione costituita da roccia o terreno molto rigido,

caratterizzato da Vs non inferiori a 800 m/s

Per depositi con profondità H del substrato superiore a 30 m, la velocità equivalente delle onde di taglio Vs,eq è

definita dal parametro VS,30, ottenuto ponendo H=30 m nella precedente espressione e considerando le

proprietà degli strati di terreno fino a tale profondità.

Di seguito il valore delle Vs,eq (m/s) calcolato:

Velocità equivalente (Vs,eq) e categoria di sottosuolo

PROFONDITÀ Vs,eq (m) Vs,eq (M.A.S.W.) CATEGORIA DI SOTTOSUOLO

H=28 471 m/s ** B

** Il calcolo del valore numerico della Vs,eq o Vs,30 è stato calcolato dalla quota del piano campagna attuale, piano di

posa della indagine sismica eseguita. Si ricorda che per le fondazioni superficiali, la profondità del substrato è riferita al

piano di imposta delle stesse, mentre per le fondazioni su pali è riferita alla testa dei pali. Nel caso di opere di sostegno di

terreni naturali, la profondità è riferita alla testa dell’opera. Per muri di sostegno di terrapieni, la profondità è riferita al

piano di imposta della fondazione.

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3. INDAGINE SISMICA PASSIVA H.V.S.R.

Le indagini geofisiche di tipo H.V.S.R. sono state eseguite con lo scopo di caratterizzare i terreni mediante le

frequenze di risonanza e le relative amplificazioni presenti nei terreni. Lo scopo dell’indagine è quello di

verificare l’eventuale presenza di contrasti di impedenza acustica fra gli strati sismici investigati (sulla verticale

dei punti di indagine) tali da generare fenomeni di risonanza attraverso i quali si può ottenere una

caratterizzazione delle frequenze fondamentali di risonanza del sottosuolo al fine di mettere in luce possibili

amplificazioni di alcune frequenze caratteristiche del sito in studio in caso di terremoto.


Tutte le misure di microtremori ambientali sono state compiute per mezzo di un sismografo digitale e, dopo la

necessaria conversione analogico-digitale del dato, sono state registrate nell’hard disk del PC collegato al

sismografo stesso. La strumentazione utilizzata per il presente studio si compone di:

• Sistema di acquisizione dati: Sismografo digitale VIBRALOG (prodotto dalla M.A.E. - Molisana

Apparecchiature Elettroniche, Italia) con risoluzione 24 bit a 3 canali e per le cui caratteristiche tecniche

si rimanda alla Tab. 3.1.1;

• Sistema di ricezione: Geofono da superficie a 3 componenti, con una componente verticale e due

componenti orizzontali sfasati di 90°, con frequenza propria 2.0 Hz. I trasduttori di velocità sono in grado

di tradurre in segnale elettrico la velocità con cui il suolo si sposta al passaggio delle onde sismiche

longitudinali e trasversali prodotte da una specifica sorgente.

SPECIFICHE TECNICHE - SISMOGRAFO “VIBRALOG“ (MAE)

SISMOGRAFO “VIBRALOG” (MAE)

SENSORE 3D DA SUPERFICIE (MAE)

▪ - Risoluzione: 24 bit

▪ - Range dinamico: 144 dB e banda passante: 2-30 Hz

▪ - Freq. Campionamento:100,500,1000,2000c/s

▪ - Freq. Campionamento in continuo:250c/s

- Codifica dati in formato BIN e SEG-2

- Sensori geofonici da 2.0 Hz

▪ - N.1 componente verticale e n.2 componenti orizzontali

▪ - Sfasamento delle componenti orizzontali 90°

- Bolla e piedini di livellamento

Tab. 3.1.1 – Caratteristiche tecniche della strumentazione VIbrolog (MAE)

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L’acquisizione dei dati è stata condotta mediante il posizionamento sul terreno del geofono triassiale da

superficie attraverso le seguenti fasi operative:

• posizionare lo strumento su terreno libero in modo da mantenerlo oltre che perfettamente solidale anche al

riparo da possibili agenti di disturbo;

• assicurarsi che lo strumento sia in “bolla” al fine di minimizzare gli errori come ad esempio il cosiddetto

"effetto del tilting" che può essere provocato da un cambiamento della livellazione mentre si effettua la

misura producendo una perturbazione della forma della curva H/V risultante soprattutto nella sua parte in

bassa frequenza;

• orientare il N sul sensore secondo il nord geografico per convenzione; in questo caso il terzo canale,

(connessione al geofono orizzontale N-S) è quello maggiormente eccitato;

• si procede alla messa in piano per mezzo di piedini con ghiere di regolazione e bolla di livello. Per l'utilizzo

su terreni si possono cambiare i piedini da superficie con i puntali da terreno e livellare il sensore.

Una volta che il sensore si è posizionato si può iniziare la registrazione. I parametri da impostare per la misura

sono essenzialmente la frequenza di campionamento e la durata.

Nello specifico sono state realizzate n°1 postazione H.V.S.R. le cui caratteristiche di configurazione sono

riportate nella Tab. 3.2.1.

Fig. 3.2.1 - Acquisizione sismica passiva H.V.S.R..

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Postazione Durata misura

(min.)

N. Geofono

(N. componenti)

Frequenza di

campionamento (Hz)

Coordinate Cartografiche

UTM - WGS84 33N

H.V.S.R. 40 3 250 3737157.9 m E

4638303.1 m N

Tab. 3.2.1 - Configurazione dell’acquisizione - H.V.S.R..


I dati sperimentali, acquisiti in formato SEG-2, sono stati trasferiti su PC per l’interpretazione attraverso l’utilizzo

di specifici programmi di elaborazione (GEOPSY e GRILLA).

Dalle registrazioni del rumore sismico ambientale in campo libero è stata ricavata la curva H/V, secondo la

procedura descritta in SESAME (2005), con i seguenti parametri:

larghezza delle finestre d’analisi 20 s;

lisciamento secondo finestra triangolare con ampiezza pari al 10% della frequenza centrale;

rimozione dei transienti sulla serie temporale degli H/V.

La teoria dei rapporti spettrali è in grado di fornire stime affidabili delle frequenze principali dei sottosuoli. I

risultati ottenuti hanno permesso di individuare la frequenza caratteristica di risonanza del sito e il rapporto

spettrale delle componenti orizzontali e verticali. Di seguito si riporta la tabella riassuntiva per le registrazioni di

sismica passiva effettuate ed in cui vengono evidenziate le frequenze fondamentali di risonanza del terreno con

il rispettivo valore di amplificazione del rapporto H/V (Tab. 3.3.1).

Fig. 3.3.1 – Acquisizione delle 3 componenti (Z-N-E) con finestre temporali (20 sec) considerate – H.V.S.R.- (40 min.).

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Fig. 3.3.2. – Grafico dei rapporti spettrali H/V - H.V.S.R.- (40 min.).

Fig. 3.3.3 – Grafico delle singole componenti (Z-N-E) spettrali - H.V.S.R. - (40 min.).

Fig. 3.3.4 – Grafico della direzionalità H.V.S.R. - (40 min.).

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Dall’elaborazione e dall’analisi dei risultati ottenuti non si evidenziano picchi di risonanza attribuibili a forti

contrasti di impedenza. Il picco riportato tra 3 e 5 Hz può essere considerato abbastanza attendibile in quanto

c’è abbastanza direzionalità del segnale, mentre il picco a 0.5 Hz non può essere considerato affidabile in

quanto la componente N-S e sfasata rispetto alla E-W.

Postazione

Frequenza di

risonanza (Hz) H/V

HVSR 1 3÷5 3÷5

Tab. 3.3.1 – Tabella delle frequenze fondamentali di risonanza del terreno e relativa ampiezza H/V.

4. INDAGINE GEORADAR (G.P.R.)

La tecnica Groud Penetrating Radar (G.P.R.) si basa sulla misura delle proprietà fisiche (resistività elettrica,

permittività dielettrica, polarizzabilità indotta, etc.) dei materiali attraverso la trasmissione di onde

elettromagnetiche emesse da un'antenna che viene trascinata sulla superficie del materiale investigato, e sulla

successiva ricezione dei segnali riflessi. Infatti, ogni qualvolta siano presenti discontinuità, le onde sono in parte

riflesse, generando impulsi secondari che, se correttamente interpretati, permettono di risalire alle discontinuità

che li hanno generati. La tecnica è particolarmente efficace nell'indagine di materiali non conduttori

(calcestruzzo e lapidei) e per rivelare la presenza d'oggetti metallici. La profondità d'indagine raggiungibile

dall'impulso radar nel materiale è funzione della frequenza centrale dello stesso e dalla conducibilità elettrica

che ne influenza l'attenuazione in modo direttamente proporzionale. All'aumentare della frequenza, minore è la

profondità raggiunta dall'onda radar: la scelta della frequenza di lavoro dell'antenna deve essere effettuata in

base alle caratteristiche elettriche e geometriche dei materiali, alle risoluzioni spaziali e alla profondità di

indagine richieste. I tempi d'indagine sono relativamente contenuti e ciò permette l'ispezione di ampie superfici.

Il risultato di un rilievo G.P.R. è un radargramma, in pratica una sezione dell'oggetto, dove una delle dimensioni

rappresenta la linea di scansione lungo la quale è stata movimentata l'antenna e l'altra definisce un intervallo

temporale (tempo di volo dell'onda), che, può essere trasformato in profondità. Infatti, nota la costante

dielettrica del materiale, si può determinare la velocità di propagazione radar attraverso la relazione vr =c/√εr

(dove εr è la costante dielettrica) e quindi calcolare la profondità dell'interfaccia riflettente.

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• GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS) Array MF multifrequenza monostatico composto da:

- Antenna MF 200 Mhz monostatica;

- Antenna MF 600 Mhz monostatica;

• Strumentazione GPS ;

• Ruota metrica digitale per l'esatta misura delle coordinate dei dati acquisiti;

• Unità di acquisizione radar DAD a 2 canali costituita da:

- PC LapTop Panasonic alimentato da batteria a 12 V;

- Scheda di controllo dei dati radar, di conversione A/D e di alimentazione radar;

- SW di acquisizione IDSGRAS V4.2;

- Unità di distribuzione a 2 canali.

CARATTERISTICHE TECNICHE GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS)

GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS)

GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS)

Array MF multifrequenza monostatico composto da:

▪ Risoluzione 24 bit

▪ Antenna MF 200 e 600 Mhz monostatica

▪ Ruota metrica digitale

▪ PC LapTop alimentato da batteria a 12 V

▪ Scheda di controllo dei dati radar, di conversione A/D

▪ SW di acquisizione One Vision

▪ Unità di distribuzione a 2 canali

Fig. 4.1.1 – Georadar RIS HI-MOD.

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Per l'indagine G.P.R. è stato utilizzato il georadar “RIS HI- MOD” prodotto dalla IDS (Ingegneria Dei Sistemi).

Durante la scansione i dati radar sono presentati a video e allo stesso tempo registrati. L'acquisizione è stata

effettuata utilizzando due frequenze di acquisizione per ottenere maggiore risoluzione spaziale nelle parti

superficiali (600 Mhz), e dove richiesto una maggiore profondità d'indagine (200 Mhz). Precedentemente alla

fase di acquisizione vera e propria vengono effettuate una serie di operazioni di taratura e calibrazione dei

segnali e delle antenne avente come scopo l'ottimizzazione della risposta strumentale. Le tarature effettuate

hanno permesso di trasformare il segnale dei tempi in profondità.

Fig. 4.2.1 - Esecuzione indagini georadar G.P.R. 1 a sinistra e G.P.R. 2 a destra.

INDAGINE Quota

(m s.l.m.)

Profondità

(m dal p.c.)

Area

(mq)

Frequenza acquisizione (Hz)

Numero Profili

G.P.R. 1 900,00 3-3,5 4 200 - 600 10 - 10

G.P.R. 2 900,00 3-3,5 4 200 - 600 10 - 10

Tab. 4.2.1 - Configurazione dell’acquisizione - G.P.R..

Operativamente sono state compiute le seguenti attività:

- rilievo GPS dei punti di aggancio cartografico;

- rilievo diretto pozzetti accessibili;

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- creazione di una griglia di riferimento per le misure Georadar;

- acquisizione radar su linee longitudinali e trasversali;

- generazione di linee in ambiente Autocad;

- definizione linee tubi (certi ed incerti) e stima della loro quota;

- restituzione dati in formato digitale.


Il segnale radar ricevuto dall’antenna risulta sempre caratterizzato dalla presenza di rumore (“noise”) che deve

essere rimosso al fine di enfatizzare il più possibile la visibilità dei bersagli ricercati. Numerosi sono quindi i

processi di elaborazione a cui il segnale viene sottoposto prima della fase di interpretazione dei dati. Nella figura

4.3.1 viene mostrata l’individuazione di un bersaglio radar presente nel sottosuolo al passaggio delle antenne.

I dati acquisiti vengono poi processati e interpretati.

In particolare i segnali acquisiti vengono elaborati attraverso dei filtraggi:

• Filtraggio verticale: ogni singola traccia radar contiene un insieme di picchi che presentano un

determinato periodo. Lo scopo del filtraggio nel dominio del tempo (filtraggio verticale) è quello di

rimuovere tutte le frequenze spurie, cioè non connesse a bersagli presenti nel sottosuolo.

• Filtraggio orizzontale: l'insieme delle tracce connesse con una determinata struttura definisce una

frequenza orizzontale; l'obiettivo del filtraggio orizzontale (dominio spaziale) è quello di rimuovere le

basse frequenze (bande parallele) che non sono connesse ad alcuna struttura, ma che si generano nella

zona tra antenna e superficie.

L’oggetto sepolto viene ‘visto’ dal georadar in modo deformatoL’oggetto sepolto viene ‘visto’ dal georadar in modo deformato

Mappa radar

Generazione

iperbole

x

Acquisizione

moto

antennaTrasmettitore

Monitor

Ricevitore

Antenna

oggetto sepolto

d0 dNd-N

x-N x0 xN d0

dNd-N

d1d-1

xNx-N x0x-1 x1

Fig. 4.3.1 – Principio di funzionamento del georadar.

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• Migrazione: questa operazione è particolarmente adatta alla ricerca di sottoservizi e/o strutture di

rinforzo. Infatti, a causa della spiccata sensibilità periferica delle antenne radar, le onde emesse generano

riflessioni ad andamento iperbolico ed il processo di migrazione consente di rimuovere le code di queste

iperboli conservando solo il punto di vertice che corrisponde alla posizione del bersaglio.

• Linear Gain: filtraggio necessario per aumentare la leggibilità delle radargrafie. Una volta elaborati i dati le

radargrafie ottenute sono state sistemate su un modello grafico tridimensionale che ha permesso lo

studio dettagliato del sottosuolo investigato.

Le radargrafie finali sono state georeferenziate su un modello grafico in ambiente CAD/GIS che ha permesso di

riportare l'ubicazione e i risultati delle indagini sulla base cartografica fornita dalla Committenza. Nelle successive

Tavole sono riportati i risultati ottenuti della mappatura eseguita. Tutte le informazioni acquisite sono state

differenziate secondo le codifiche riportate nell'apposita Legenda e una scala metrica di riferimento borda ogni

area mappata per un più veloce orientamento all'interno delle aree.

Di seguito si riportano le griglie di misura 2 x 2 m (linee azzure), il relativi percorso (linee gialle) e il relativo

radargramma dell’acquisizione georadar delle aree G.P.R. 1 (Fig. 4.3.2) e G.P.R. 2 (Fig. 4.3.3).

Fig. 4.3.2 – Esempio della griglia di misura, dei percorsi e dei radargrammi acquisiti nell’area G.P.R. 1.

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Fig. 4.3.2 – Esempio della griglia di misura, dei percorsi e dei radargrammi acquisiti nell’area G.P.R. 2.

Descrizione dei risultati

L’indagine è stata condotta per le singole aree denominate G.P.R. 1 e G.P.R. 2 eseguendo una griglia regolare

con passo di 0.5m in un’area di 2m per 2m. L’indagine ha interessato circa 3.0 metri di profondità dall’attuale

piano campagna e dall’analisi complessiva non sono emerse anomalie dovute a sottoservizi circa le aree

specifiche indicate dalla Committenza e limitatamente ai punti interessati dai sondaggi geognostici.

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Scala

Dim. Foglio

Tavola

GGM S.R.L.Viale San Martino, 30 - 65013 Città Sant'Angelo (PE) - ItalyP.IVA IT01891900688 - Tel./Fax +39 085 9506423email: [email protected] | www.ggmsrl.it

Titolo Documento

Località

Data

Tavola n°

Rev.

Committente

- -

01

A3

Ottobre 2019

- -

CIVITA D'ANTINO (AQ)

UBICAZIONE DELLE INDAGINI

Geco s.r.l.

Via Liguria n°19/L


P.I.: 01964020661

Indagine tografica sismica - S.R.T. Indagine sismica M.A.S.W. Indagine di sismica passiva H.V.S.R. Area acquisizione G.P.R.



IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE RIMEMBRANZE - LOTTO 1 "

CUP:F42J18000060001 CIG:ZE0257E363".

CO

MU

NE

DI C

IVIT

A D

'AN

TIN

O -

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5599

/AM

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9 -

titol

o V

I - c

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Fig. 1 - Ubicazione indagini geofisiche su ortofoto Fig. 2 - Indagine di tomografia sismica 2d - S.R.T. Fig. 3 - Indagine di tomografia sismica 2d - S.R.T.

Fig. 4 - Sezione tomografica sismica - S.R.T.

E O

Sismostrato A

Sismostrato B

Sismostrato C

MURO

G.P.R. 1 - S1 G.P.R. 2 - S2

Scala

Dim. Foglio

Tavola

GGM S.R.L.Viale San Martino, 30 - 65013 Città Sant'Angelo (PE) - ItalyP.IVA IT01891900688 - Tel./Fax +39 085 9506423email: [email protected] | www.ggmsrl.it

Titolo Documento

Località

Data

Tavola n°

Rev.

Committente

- -

02

A3

Ottobre 2019

- -

CIVITA D'ANTINO (AQ)

INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A

RIGFRAZIONE - SRT

Geco s.r.l.

Via Liguria n°19/L


P.I.: 01964020661



IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE RIMEMBRANZE - LOTTO 1 "

CUP:F42J18000060001 CIG:ZE0257E363".

CO

MU

NE

DI C

IVIT

A D

'AN

TIN

O -

arr

ivo

- P

rot.

5599

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M d

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2/10

/201

9 -

titol

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COMUNE DI CIVITA D’ANTINO (AQ) · 2019-11-18 · GGM S.r.l. Viale San Martino n. 30 – 65013...

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