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Guida all'uso

InterSism 2.1 - Interpretazione sismica a rifrazione e misure sismiche in foro (Down-Hole)

Geo Soft di ing. Giorgio Scioldo

INTERSISM 2.1 - Guida all'Uso Sommario · i

Sommario

Capitolo 1 - Introduzione al programma...............................................................................1Introduzione al programma InterSism.......................................................................................................1

Capitolo 2 - Installazione del programma.............................................................................4Requisiti necessari per l'esecuzione del programma................................................................................4Installazione del programma..................................................................................................................... 4

Capitolo 3 - Protezione del programma................................................................................9Protezione del programma........................................................................................................................ 9

Chiave di protezione su porta USB..............................................................................................9Chiave di protezione su porta parallela......................................................................................10

Capitolo 4 - Uso del programma in rete locale..................................................................11Uso del programma in rete.....................................................................................................................11

Capitolo 5 - Aggiornamento del programma......................................................................12Aggiornamento automatico del programma............................................................................................12Frequenza degli aggiornamenti..............................................................................................................14Configurazioni per l'aggiornamento automatico......................................................................................14

Capitolo 6 - Uso del programma.........................................................................................15Definizione della tipologia di dati.............................................................................................................15Sismica superficiale................................................................................................................................ 15

Pulsante “Definizione Progetto”.................................................................................................15Pulsante "Ricerca Primi Arrivi"...................................................................................................21Pulsante “Tabella Primi Arrivi”....................................................................................................26Pulsante “Calcolo Dromocrone”.................................................................................................27Pulsante “Calcolo Profondità”....................................................................................................31Pulsante “Produzione Elaborati”................................................................................................32

Sismica down-hole.................................................................................................................................. 37Pulsante “Definizione Progetto” - DH.........................................................................................37Pulsante "Ricerca Primi Arrivi" - DH...........................................................................................42Pulsante “Tabella Primi Arrivi” - DH...........................................................................................46Pulsante “Calcolo Dromocrone” - DH.........................................................................................47Pulsante “Calcolo Profondità” - DH............................................................................................48Pulsante “Produzione Elaborati” - DH........................................................................................48

Capitolo 7 - Note teoriche....................................................................................................51La sismica a rifrazione............................................................................................................................ 51

Il comportamento sismico delle onde P......................................................................................51Applicazioni................................................................................................................................ 52Problemi e limitazioni della sismica a rifrazione.........................................................................52Interpretazione dei risultati.........................................................................................................52

Capitolo 8 - Riferimenti bibliografici...................................................................................58Principali riferimenti bibliografici..............................................................................................................58

INTERSISM 2.1 - Guida all'Uso Capitolo 8 - Riferimenti bibliografici · 1

Capitolo 1 - Introduzione al programma

Introduzione al programma InterSismInterSism è un programma che permette di eseguire l'intero processo di elaborazione di una sezione sismica utilizzando il metodo della rifrazione.

Il programma è acquistabile in due diverse versioni, una per la sola sismica di rifrazione superficiale ed una comprensiva del trattamento di misure sismiche in perfori (down-hole).

Il programma è in grado di eseguire ogni fase dell'elaborazione in modo completamente automatico, pur lasciando la possibilità di intervenire manualmente per garantire un completo controllo del processo di calcolo.

Nell'interpretazione di prospezioni sismiche in superficie il programma InterSism estrae i dati di campagna direttamente da file in diversi formati, richiedendone l'eventuale completamento qualora alcune informazioni, ad esempio la posizione dei geofoni o degli spari, non fossero state memorizzati nello strumento.

La prima fase dell'elaborazione consiste nella determinazione dei Primi Arrivi; il programma utilizza in modo integrato diverse metodologie, dalla cross-correlation alla wavelet-analysis, reiterando il procedimento per raffinare i risultati ottenuti con continui controlli della compatibilità tra i tempi identificati e quelli derivati dall'interpolazione dei geofoni adiacenti. I Primi Arrivi possono quindi essere verificati, ed eventualmente corretti manualmente, operando direttamente sui segnali originali.

La seconda fase consiste nel calcolo delle dromocrone; InterSism può elaborare fino a nove spari, di cui tre interni allo stendimento, ed utilizza un procedimento di ricerca di minimo sviluppato in forma analitica che garantisce il riconoscimento delle dromocrone che in assoluto presentano il miglior coefficiente di correlazione con i tempi di primo arrivo precedentemente determinati.

E' importante sottolineare che poter eseguire correttamente le successive fasi della elaborazione è indispensabile che gli spari effettuati alle estremità dello stendimento contengano segmenti di dromocrone relative a tutti gli strati attraversati.

Nella prima fase il programma lavora sulle singole dromocrone, nell’ipotesi che il numero di strati sia quello scelto dall’utente, e determina ogni possibile distribuzione dei punti di ginocchio; quindi confronta i risultati ottenuti per le diverse dromocrone al fine di identificare, fra tutte le possibili combinazioni di punti di ginocchio, quella che minimizza gli scarti quadratici medi delle velocità di ogni strato, riuscendo così ad assegnare i


segmenti delle dromocrone ai rifrattori corretti.

Anche in questo caso è possibile intervenire manualmente sia in termini di numero di strati interessati da ciascuno sparo sia in termini di posizione dei punti di ginocchio.

Successivamente alla costruzione delle dromocrone ed alla determinazione della velocità di propagazione del segnale sismico nei diversi strati di terreno, InterSism passa all'applicazione del Metodo del Reciproco Generalizzato (GRM) per l'identificazione della geometria dei rifrattori: il programma utilizza una procedura automatizzata che, partendo da un valore di XY di tentativo pari a zero (con cui ottiene la funzione tempo-profondità convenzionale) e dalla profondità presunta (precedentemente calcolata al disotto di ciascun geofono), sperimenta diversi valori XY al fine di determinare la distanza XY ottimale, cioè la distanza per la quale i raggi diretti e inversi emergo in prossimità dello stesso punto sul rifrattore.

Nel caso in cui siano stati eseguiti solo uno o due spari il programma utilizza, per determinare la geometria dei rifrattori, il metodo dell’intercetta.

Sismica down-hole

Il rilievo sismico downhole è fra i metodi più semplici ed economici ed è quindi molto usato.La sorgente sismica è posizionata in superficie ad una distanza fissa dalla bocca del foro. I tempi di percorso dei primi arrivi delle onde sismiche generate sono misurati ad intervalli di profondità regolari tramite un geofono spostato gradualmente all'interno del foro.Nell'interpretazione di prospezioni sismiche in foro il programma InterSism estrae i dati di campagna esclusivamente da file in formato SEG2, richiedendo quindi il completamento dei dati mancanti (distanza della sorgente energizzante e profondità del geofono in corrispondenza delle diverse letture).

Anche in questo caso la prima fase dell'elaborazione consiste nella determinazione dei Primi Arrivi sia delle onde P che delle onde S, le cui registrazioni sono automaticamente raggruppate dal programma in tre diversi file.

Il programma utilizza in modo integrato diverse metodologie, dalla cross-correlation alla wavelet-analysis, reiterando il procedimento per raffinare i risultati ottenuti con continui controlli della compatibilità tra i tempi identificati e quelli derivati dall'interpolazione dei geofoni adiacenti. I Primi Arrivi possono quindi essere verificati, ed eventualmente corretti manualmente, operando direttamente sui segnali originali.

La seconda fase consiste nel calcolo delle dromocrone. Utilizzando formulazioni analoghe a quelle precedentemente descritte, il programma individua le dromocrone e determina velocità e spessori degli strati incontrati.

Successivamente alla costruzione delle dromocrone ed alla determinazione della velocità di propagazione del segnale sismico nei diversi strati di terreno, InterSism, avendo ricevuto dall'utente l'indicazione della densità dei litotipi incontrati durante la perforazione – espressa in Kg/m3, calcola i moduli elastici caratteristici.


Com'è noto le onde di compressione P producono una vibrazione del terreno nella direzione della vibrazione stessa, mentre nelle onde di taglio S la vibrazione è trasversale rispetto alla direzione di propagazione.

Mentre la velocità delle onde P è dovuta alla resistenza alla compressione, la velocità delle onde di taglio dipende dalla resistenza al taglio del materiale. Conoscendo quindi le velocità delle onde P, delle onde S e la densità del terreno è possibile determinare i moduli elastici dinamici:

Modulo di deformabilità (E): è detto anche modulo di Young o di elasticità. Esprime il rapporto tra uno sforzo e la corrispondente deformazione che si genera lungo la direzione di applicazione dello sforzo medesimo:

Modulo di taglio (G) o modulo di rigidità: esprime il rapporto tra lo sforzo di taglio esercitato parallelamente alla superficie di taglio e la deformazione corrispondente

Coefficiente di Poisson : esprime il rapporto tra la deformazione perpendicolare alla direzione di applicazione dello sforzo e quella longitudinale

Modulo di volume K: esprime il rapporto tra una pressione di tipo idrostatico e la deformazione subita dal materiale. E' detto anche modulo di incomprimibilità o Bulk modulus.

Nell'ipotesi di un mezzo omogeneo, isotropo e perfettamente elastico esistono le seguenti relazioni fra i quattro moduli:


Capitolo 2 - Installazione del programma

Requisiti necessari per l'esecuzione del programma.· Processore classe Pentium®

· Microsoft® Windows® 95 OSR 2.0, Windows 98, Windows Millennium, Windows NT®* 4.0 con Service Pack 5 o 6, Windows 2000, Windows XP

· 64 MB di RAM (128 MB raccomandati)

· 100 MB di spazio disponibile su hard-disk

· Lettore CD-ROM

Stampante: per il corretto funzionamento del programma è indispensabile che sia installato il driver di almeno una stampante, anche se questa non deve necessariamente essere collegata al PC.

Installazione del programmaPer eseguire l'installazione occorre avviare il programma di installazione INSITU32SETUP.EXE dal CD-ROM o dalla cartella in cui esso è stato scaricato.

Premere il pulsante AVANTI per iniziare l'installazione.


Premere il pulsante AVANTI dopo aver letto il contratto di licenza.

Premere il pulsante AVANTI dopo aver letto le istruzioni riportate


Selezionare la cartella in cui deve essere creata la directory INTERSISM32 e fate click su AVANTI.

Premere il pulsante AVANTI per far creare il gruppo "INTERSISM32" nel menu Start.


Scegliere se far creare l'icona del programma su Desktop.

Premere il pulsante INSTALLA per proseguire l'installazione …


Terminata l'installazione dei files, premere il pulsante FINE per uscire dall'installazione ed avviare il programma.

Successivamente, per avviare INTERSISM32 fate click sul pulsante Start quindi scegliete dal menu Programmi il gruppo INTERSISM32 e fate click su INTERSISM32.


Capitolo 3 - Protezione del programma

Protezione del programmaIl programma funzionerà solamente se la chiave è collegata alla porta, e se le procedure di installazione sono state eseguite correttamente.Nel caso in cui la procedura automatica di installazione non andasse a buon fine potete provare ad eseguire manualmente l’installazione dei driver, secondo le procedure descritte in seguito.

Chiave di protezione su porta USBAvvertenze per l'installazione: poiché la gestione della chiave di protezione richiede l'installazione di un driver che viene copiato in una sotto cartella del programma durante l'installazione, E' NECESSARIO INSTALLARE IL PROGRAMMA PRIMA DI COLLEGARE LA CHIAVE DI PROTEZIONE ALLA PORTA USB.

L’installazione di SmartKey USB nei sistemi Windows XP e Windows 2003 è integrata con la procedura di Installazione Guidata Nuovo Hardware di Windows XP. La procedura per l’installazione è quindi la seguente:

• Installare il programma, il quale provvederà all'installazione dei driver.

• Inserire SmartKey USB nella porta USB del PC.

• Selezionare Avanti della prima finestra di Installazione Guidata Nuovo Hardware.

• Selezionare Fine della seconda finestra di Installazione Guidata Nuovo Hardware.

Nel caso in cui la procedura automatica di installazione non andasse a buon fine (ad esempio perché la chiave hardware è stata collegata prima di aver terminato l'installazione del programma) potete eseguire manualmente l'installazione, utilizzando la seguente procedura:

1. avviate Windows ed effettuate un LOGIN come AMMINISTRATORE

2. selezionate la cartella EUTRON presente nella cartella del programma installato ed avviate il programma SDI.EXE (SmartKey Driver Installer). SDI mette a disposizione tre opzioni per i tre tipi d’installazione e disinstallazione, SmartKey Parallela, SmartKey USB e Global Security System. L’interfaccia grafica di SDI mette a disposizione tre opzioni:• Installa: installa i driver del tipo selezionato• Disinstalla: disinstalla i driver del tipo selezionato• Elimina: disinstalla i driver senza controllare eventuali dipendenze.


3. selezionate la scheda "USB" e fate click sul pulsante <Installa>

4. L'avvenuta installazione del driver è segnalata da una finestra: fate click sul pulsante <OK> per uscire. Se l’installazione non andasse a buon fine, SDI apre un pannello “pop-up”in cui mostra dettagliatamente le operazioni che sono fallite e il numero dell’errore del sistema operativo.

Nel caso in cui, collegando la chiave di protezione, il sistema operativo avvii ugualmente la procedura di installazione di un nuovo hardware si dovrà indicare la cartella EUTRON come percorso in cui trovare i driver necessari.

Per ulteriori informazioni sulle chiavi di protezione hardware potete visitare il sito Web http://www.eutron.com

Chiave di protezione su porta parallelaAvvertenze per l'installazione: SmartKey Parallela deve essere inserita prima di accendere il computer e la stampante collegata in cascata. In caso contrario, sia SmartKey Parallela sia la stampante potrebbero non funzionare correttamente.

Il processo di installazione dei driver è normalmente silente, e non richiede nessuna interazione con l’utente. Su sistemi Windows 95, Windows 98 e Windows Me, la presenza della chiave di protezione su porta parallela è automaticamente determinata dal sistema, e non richiede pertanto informazioni aggiuntive.Su sistemi Windows NT, Windows 2000 e Windows XP, nel caso in cui la procedura automatica di installazione non andasse a buon fine potete eseguire manualmente l'installazione, utilizzando la seguente procedura:

1. avviate Windows ed effettuate un LOGIN come AMMINISTRATORE

2. selezionate la cartella EUTRON presente nella cartella del programma installato ed avviate il programma SDI.EXE (SmartKey Driver Installer). SDI mette a disposizione tre opzioni per i tre tipi d’installazione e disinstallazione, SmartKey Parallela, SmartKey USB e Global Security System. L’interfaccia grafica di SDI mette a disposizione tre opzioni

• Installa: installa i driver del tipo selezionato• Disinstalla: disinstalla i driver del tipo selezionato• Elimina: disinstalla i driver senza controllare eventuali dipendenze.

3. selezionate la scheda "Parallela" e fate click sul pulsante <Installa>

4. l'avvenuta installazione del driver è segnalata da una finestra: fate click sul pulsante <OK> per uscire. Se l’installazione non andasse a buon fine, SDI apre un pannello “pop-up”in cui mostra dettagliatamente le operazioni che sono fallite e il numero dell’errore del sistema operativo.

Per ulteriori informazioni sulle chiavi di protezione hardware potete visitare il sito Web http://www.eutron.com


Capitolo 4 - Uso del programma in rete locale

Uso del programma in reteI programmi possono essere usati in rete locale senza dover necessariamente spostare la chiave hardware da un PC all’altro. È inoltre possibile acquistare licenze multiple per l’utilizzo dei programmi su più postazioni contemporaneamente.

Vengono rispettivamente definiti “Server” l’elaboratore al quale è fisicamente connessa la chiave hardware, e “Client“ gli elaboratori che remotamente richiedono al server l’autorizzazione a funzionare in modalità non dimostrativa. Il programma deve innanzi tutto essere installato sul Server (compresi i driver della chiave hardware) e su ciascun Client (in modalità dimostrativa).Sul server deve quindi essere installato il programma di gestione della chiave hardware KEYSERVER.EXE, utilizzando il programma di installazione reperibile sul CD-ROM o sul nostro sito Web all’indirizzo:http://www.geoandsoft.com/download/KeyServerSetup.exeAvviato KEYSERVER.EXE comparirà la finestra del programma di gestione della chiave hardware.

Occorre fare click sul pulsante “Create Program Configuration File”, e quindi sfogliare la rete cercando il programma per il quale si vuole abilitare l’utilizzo in rete (a titolo di esempio il percorso potrebbe essere \\COMPUTER03\C\PROGRAMMI\INTERSISM32\INTERSISM32.EXE). Ovviamente, per poter svolgere questa operazione la cartella del programma INTERSISM presente sul Client deve essere temporaneamente condivisa in lettura/scrittura. Al termine dell'operazione di configurazione del KeyServer potrà essere disconnessa.

Poiché il programma KeyServer si limita a creare nella cartella INTERSISM32 un file di solo testo contenente l'indirizzo IP della postazione che funge da Server, in alternativa alla modalità precedentemente spiegata è possibile effettuare questa operazione manualmente: create un documento di testo e dategli il nome IPKEYSERVER.TXT quindi digitate nel documento l'indirizzo IP del Server e salvate. A questo punto potrete copiare questo file su di un dischetto e trasferirlo nella cartella del programma sui computer Client.

Da questo momento, e a condizione che il programma KEYSERVER.EXE sia avviato, il programma INTERSISM32.EXE installato sul PC “computer03” sarà pienamente operativo.

NOTA: l’utilizzo contemporaneo dei programmi su più postazioni è subordinato all’acquisto di licenze multiple. Diversamente i programmi potranno essere eseguiti in modalità non dimostrativa su di un solo elaboratore alla volta.


Capitolo 5 - Aggiornamento del programma

Aggiornamento automatico del programma Seguendo una politica commerciale immutata fin dalla fondazione della nostra azienda, gli aggiornamenti dei programmi sono forniti gratuitamente.Poiché spesso non vengono rilasciati aggiornamenti completi del prodotto, cioè delle nuove versioni, ma vengono apportate continue modifiche, migliorie ed aggiunte, non è sempre indispensabile installare nuovamente il programma.Nell'ottica di fornire un servizio di supporto puntuale, che permetta ai nostri clienti di mantenere sempre aggiornato il programma acquistato senza costi od aggravi particolari, la GeoSoft ha deciso di automatizzare il download e l'installazione degli aggiornamenti dei programmi, implementando AutoUpdater, un servizio che, accedendo al sito Internet geoandsoft.com individua e scarica i files aggiornati, li installa e sposta i files ormai inutili in una cartella di backup, per consentire eventualmente all'utente di ripristinare la versione precedente.Per ricevere gli aggiornamenti utilizzando AutoUpdater:

1. Avviate il programma

2. Fate click sul pulsante "aggiornamento automatico" nella parte inferiore della finestra.

3. Attendete che il programma verifichi quali dei files sono da aggiornare: se sono presenti file più recenti di quelli presenti sul computer locale ne viene visualizzato l'elenco, con la possibilità di scegliere, per ciascun file, se debba essere scaricato o tralasciato. In particolare tutti i files saranno predisposti per essere scaricati, ad eccezione di quelli personalizzabili dall'utente (ad esempio i files di configurazione dei colori) per i quali AutoUpdater, pur rilevando la differenza di data fra il file presente nel sito di aggiornamento ed il file presente sul disco, richiede l'esplicita autorizzazione allo scaricamento.

4. Scegliete i files da scaricare e fate click sul pulsante " Aggiorna" per scaricarli e installarli.


5. Al termine dell'aggiornamento il programma viene riavviato automaticamente.

Frequenza degli aggiornamentiE' preferibile eseguire una verifica della disponibilità di aggiornamenti subito dopo l'installazione del prodotto, soprattutto se si utilizza per l'installazione un CD DEMO. Una volta che i files sono aggiornati, è consigliabile eseguire regolarmente la verifica degli aggiornamenti del programma, che vengono rilasciati quando necessario.

Configurazioni per l'aggiornamento automaticoPer le procedure di aggiornamento automatico e di attivazione della modalità demo estesa i nostri programmi utilizzano i protocolli HTTP ed FTP. Nel caso in cui l'elaboratore sia connesso direttamente e permanentemente ad Internet esso si può collegare direttamente al nostro server tramite la porta 80.Qualora la procedura non abbia successo, occorre probabilmente l'intervento dell'amministratore del sistema, a cui sono dedicate le seguenti note.

· DIALUP (rete fissa, ISDN, BlueTooth ecc.)

La connessione a Internet deve essere stabilita prima di avviare il programma.

· FIREWALL

Sia il programma che si desidera aggiornare, sia il modulo autoupdater3.exe, devono avere il permesso di accedere a Internet. E' possibile che, in presenza di firewall, al primo tentativo di accesso la procedura non venga completata in modo efficace a causa di interferenze e/o timeout dovuti al firewall stesso, si consiglia perciò di abilitare i permessi di accesso in modo permanente ed eventualmente ripetere l'avvio del programma.

· PROXY

Il programma autoupdater3.exe accede al server proxy qualora questo sia stato abilitato per condividere la connettività su una rete locale; ciò può essere controllato verificando da Internet Explorer che in "strumenti>opzioni internet>connessioni>impostazioni LAN" sia abilitata la voce "utilizza un server proxy ...", e che la porta del protocollo HTTP sia settata al valore "80". In alternativa è possibile verificare la configurazione della connettività utilizzando Regedit.exe:HKEY_CURRENT_USER

Software Microsoft Windows CurrentVersion Internet Settings ProxyEnable: 1 ProxyServer: ftp=xxx.xxx.xxx.xxx:xx; gopher=...;http=xxx.xxx.xxx.xxx:80


Capitolo 6 - Uso del programma

Definizione della tipologia di datiAll'apertura del programma occorre innanzitutto scegliere la tipologia di dati da analizzare facendo click sul pulsante <Superficiale> o <Down-Hole>. A seconda della tipologia selezionata saranno richieste le informazioni necessarie.

Sismica superficialeFacendo click sul pulsante <Superficiale> si accede alla sezione del programma predisposta per l'elaborazione di prospezioni sismiche a rifrazione eseguite in superficie.

Pulsante “Definizione Progetto”Facendo click su questo pulsante si accede alla finestra che gestisce la creazione di un nuovo progetto o l'apertura di un progetto esistente.


Crea un nuovo progetto

Permette di aprire un progetto vuoto, azzerando tutti i dati eventualmente in memoria. Il programma non dispone di uno specifico comando per effettuare il salvataggio dei dati in quanto essi vengono salvati automaticamente al termine di ogni operazione.

Per iniziare un nuovo progetto è innanzi tutto necessario attribuirgli un nome, facendo click sul pulsante <Crea un nuovo progetto> e selezionando la tipologia di dati che si intende trattare: file SEG-2, SU (Seisimc Unix), SEG-Y, DTA (formato dei sismografi Ambrogeo), ADT+RDT+CDT (formato dei sismografi Dolang) oppure dati dei primi arrivi inseriti direttamente nella tabella.

Nel caso in cui si utilizzi una versione del programma fornita dal produttore dello strumento unitamente al sismografo, la finestra per la selezione della tipologia di dati non verrà presentata in quanto il programma sarà automaticamente predisposto per l'elaborazione dei dati prodotti dallo strumento stesso. Tali versioni infatti sono progettate per consentire al produttore di hardware di dotare i propri dispositivi di una versione del software funzionale al utilizzazione dell'hardware stesso.


Scelta la tipologia di dati da trattare si definisce nella finestra "Apri" il nome da attribuire al progetto.Suggerimento Importante Occorre una breve annotazione circa l'importazione dei files acquisiti con i sismografi Dolang: poiché la numerazione automatica delle registrazioni effettuata dallo strumento non è compatibile con la modalità di riconoscimento automatico dei set di dati, il programma effettua una duplicazione dei files, rinominandoli nel contempo. Ipotizzando di aver eseguito delle misurazioni con 12 geofoni, ed avendo attribuito al lavoro il nome RIF01, scaricheremo nella nostra cartella i seguenti files:

RIF01.ADT RIF01.CDT RIF01.RDT Questi primi tre files contengo la descrizione geometrica dello Stendimento

RIF01.A01 RIF01.C01 RIF01.R01 I tre gruppi da dodici files, caratterizzati rispettivamente dalle RIF01.A02 RIF01.C02 RIF01.R02 estensioni A+NumeroProgressivo, C+NumeroProgressivo, RIF01.A03 RIF01.C03 RIF01.R03 R+NumeroProgressivo contengo i sismogrammi registrati in RIF01.A04 RIF01.C04 RIF01.R04 andata, centro e ritornoRIF01.A05 RIF01.C05 RIF01.R05RIF01.A06 RIF01.C06 RIF01.R06RIF01.A07 RIF01.C07 RIF01.R07RIF01.A08 RIF01.C08 RIF01.R08RIF01.A09 RIF01.C09 RIF01.R09RIF01.A10 RIF01.C10 RIF01.R10RIF01.A11 RIF01.C11 RIF01.R11RIF01.A12 RIF01.C12 RIF01.R12

La procedura corretta da seguire per importare i files Dolang è quindi la seguente:


1. si identifica la cartella in cui sono stati salvati i files delle registrazioni dei singoli spari e si assegna come nome generale del progetto il medesimo nome dei files di dati (nel nostro esempio RIF01). Il programma notificherà l'avvenuta duplicazione e rinominazione dei files di dati;

2. Dopo aver identificato la cartella contenente i dati si può passare ad inserire nel progetto i files contenenti le registrazioni facendo click sul primo pulsante <Aggiungi> e selezionando il file il cui nome termina con il suffisso "_DOL_A" ed estensione ADT. Facendo click sui successivi pulsanti <Aggiungi> si aggiungono individualmente il file "_DOL_R" ed estensione RDT e quello "_DOL_C" ed estensione CDT. Nel nostro esempio i tre files da aggiungere saranno quindi RIF01_DOL_A.ADT, RIF01_DOL_C.CDT, RIF01_DOL_R.RDT e NON i tre files originali RIF01.ADT, RIF01C.CDT, RIF01.RDT.

Inserimento dei filesDopo aver identificato la cartella contenente i dati si può passare ad inserire nel progetto i files contenenti le registrazioni facendo click sul primo pulsante <Aggiungi> e selezionando il primo file.


Facendo click sui successivi pulsanti <Aggiungi> si possono inserire individualmente tutti i files corrispondenti agli spari effettuati.

Qualora i files contenenti le registrazioni dei diversi spari abbiano il medesimo nome e siano diversificati solo per l’ultimo carattere, costituito da un numero progressivo (ad esempio: demo1.dat, demo2.dat, demo3.dat, ecc.), sarà sufficiente fare doppio click sul primo per far sì che il programma carichi automaticamente anche tutti i successivi.

Coordinate dei punti di scoppioNelle caselle <X sparo> e <Z sparo> si inseriscono le quote altimetriche dei punti di scoppio. Il programma utilizza nei calcoli le quote degli spari effettuati alle estremità dello stendimento, mentre le altre vengono trascurate in quanto introducono un offset che comunque viene compensato automaticamente nel momento in cui viene effettuata la traslazione dei segmenti di dromocrona.

Posizione del sismografoIl campo "<" posto a destra del pulsante <X> (Elimina) serve ad indicare, se spuntato, che la corrispondente registrazione è stata eseguita spostando il sismografo all’estremità opposta dello stendimento, e che quindi l’ordine dei geofoni risulta invertito.

Inserimento della posizione dei geofoni e degli spariMolto spesso i files di dati consentono di incorporare le informazioni relative alla geometria dello stendimento. Nel caso in cui nel file non siano presenti tutte le informazioni necessarie occorrerà completare le informazioni mancanti nelle tabelle presenti all’interno della finestra. Si ricordi che sia le coordinate dei geofoni sia quelle dei punti di energizzazione devono essere riferite alla medesima origine, anche se InterSism non pone vincoli relativamente alla scelta di tale origine.

Il pulsante <Completa automaticamente> permette di assegnare in modo automatico le ascisse e le ordinate dei geofoni, che vengono interpolate automaticamente dopo aver introdotto almeno la prima e l'ultima coppia di coordinate. La presenza di valori intermedi viene comunque presa in considerazione nell’interpolazione, che dà origine ad una spezzata. Ascisse e ordinate sono tra loro indipendenti.


Apri un progetto esistente

Questo comando permette di aprire un progetto già esistente, caricando quindi nella memoria del programma tutte le informazioni precedentemente elaborate.Nella barra dei menu del programma verranno elencati in verde con il segno di spunta i comandi già eseguiti, in verde senza il segno di spunta i comandi che possono attualmente essere eseguiti ed in rosso quelli non ancora eseguiti ma che al momento non possono essere selezionati perché sono necessarie informazioni aggiuntive o fasi di calcolo intermedie.

Salva il progetto con nomePermette di duplicare un intero set di dati, sia di input che di output, per facilitare l'esecuzione di elaborazioni basate sugli stessi dati iniziali.


Pulsante "Ricerca Primi Arrivi"

La selezione dei primi arrivi viene eseguita in modalità automatica ed è successivamente possibile rifinire i risultati ottenuti in modalità manuale.

Nel caso di spari interni allo stendimento di geofoni il programma InterSism tratta i due rami della dromocrona come indipendenti e ne effettua l’analisi separatamente; questo gli permette di utilizzare in modo ottimale i particolari algoritmi che caratterizzano la funzione di ricerca automatica dei primi arrivi.

Per ogni sparo interno la lista dei files presenta di conseguenza i due rami come entità separate, contraddistinte dal prefisso [SIN] e [DES] che per convenzione identificano rispettivamente i geofoni che si trovano tra il punto di sparo e l’origine arbitraria dello stendimento e quelli che si trovano invece sul lato opposto. Ciò è stato fatto appositamente, allo scopo di avere i sismogrammi con i tempi sempre crescenti da sinistra a destra; questo è utile, in termini di sovrapponibilità dell’impressione visiva, quando si vogliano confrontare i tempi negli spari diretti e inversi, specie per la verifica della coincidenza dei tempi sull’ultimo geofono (che negli spari alle estremità dello stendimento dovrebbero in teoria essere uguali).


Il pulsante <Visualizza> permette esclusivamente di visualizzare le tracce sismiche e, se sono già stati definiti, i tempi di primo arrivo, senza poter però apportare alcuna modifica.

I pulsanti <Zoom + > e <Zoom - > permettono di visualizzare il solo intervallo di tempo interessato dai primi arrivi oppure l’acquisizione completa; utilizzando invece i pulsanti <Normalizzazione Globale> e <Normalizzazione Individuale> i segnali saranno amplificati digitalmente utilizzando come valore di riferimento il massimo assoluto o, individualmente, il massimo relativo di ciascuna traccia.

Selezionando la check box a fianco dell'etichetta "Filtraggio" il programma rimuove le frequenze più alte per cercare di eliminare i rumori più evidenti.Selezionando le check boxes dell'etichetta "Campitura" si potranno evidenziare le semionde negative e/o positive.Nel campo "Scala", infine, si potrà digitare un fattore di scala, variabile fra –5 e +5. I valori negativi, oltre a scalare il tracciato, invertono la direzione delle onde.

Suggerimento importanteCheck Box: è una casella di controllo a forma di piccola scatola quadrata con un'etichetta a fianco che ne descrive la funzione. Un utente può attivare una casella di controllo facendo click su di essa o premendo la barra spaziatrice quando la casella di controllo è selezionata. Se la casella di controllo ha un segno di spunta significa che la relativa funzione è attiva, è disattiva se è vuota.

Selezionando invece il pulsante <Automatico> il programma avvia la procedura di determinazione automatica dei primi arrivi utilizzando iterativamente una sequenza di algoritmi basati su analisi min-max e cross-correlation cui segue, se non si rilevano inversioni di fase nel segnale sismico di primo arrivo, una procedura di rifinitura dei tempi basata sulla wavelet-analysis.



Selezionando la check box a fianco dell'etichetta "Filtraggio" il programma rimuove le frequenze più alte per cercare di eliminare i rumori più evidenti.Selezionando le check boxes dell'etichetta "Campitura" si potranno evidenziare le semionde negative e/o positive.Nel campo "Scala", infine, si potrà digitare un fattore di scala, variabile fra –5 e +5. I valori negativi, oltre a scalare i sismogrammi, invertono la direzione delle onde.


Facendo click sul pulsante <Continua> si torna alla finestra principale, ed è quindi possibile selezionare il pulsante <Manuale> per rifinire manualmente la posizione del primo arrivo facendo doppio click direttamente sulle tracce sismiche all'interno della finestra che presenta le tracce sismiche.





Facendo click sul pulsante <Lente> si apre una lente di ingrandimento virtuale che permette di verificare con maggior dettaglio la scelta dei primi arrivi sul sismogramma. La lente di ingrandimento viene spostata con il mouse e si allinea automaticamente alle singole tracce sismiche. Per chiudere la lente premete il tasto "ESC".


È necessario effettuare almeno il riconoscimento automatico dei primi arrivi di ciascun ramo di dromocrona. Terminata tale sequenza di operazioni nel menu principale risulterà attivato il pulsante <Calcolo Dromocrone>.


Pulsante “Tabella Primi Arrivi”

È possibile visualizzare i primi arrivi che sono stati determinati utilizzando il pulsante <Tabella Primi Arrivi>.

Utilizzando rispettivamente le combinazioni di tasti CTRL-C e CTRL-V è possibile copiare la tabella dei valori (dopo essersi posizionati sulla prima casella in alto a sinistra) e quindi incollarla in programmi come Excel o Word.

Il programma riconosce automaticamente se i dati sono stati inseriti in secondi o in millisecondi; in quest’ultimo caso, al momento della conferma dei dati inseriti, essi vengono convertiti in secondi. E' quindi indifferente inserire manualmente i dati in secondi od in millisecondi.Per modificare il contenuto delle celle è possibile utilizzare i tasti <Canc>, per svuotare completamente la cella corrente, <Ins> per ripristinare un valore accidentalmente cancellato, rendendo quindi più rapido modificare il


contenuto delle celle, all’interno delle quali ci si può ovviamente spostare con i tasti <freccia>; è stato inoltre interpretato il tasto <Invio> come “passa alla casella successiva”.


Pulsante “Calcolo Dromocrone”Prima di effettuare il calcolo delle dromocrone occorre stimare il numero di strati indagati, scegliendo tramite gli appositi bottoni un numero di 2, 3 o 4 strati. Per il corretto sviluppo del calcolo è infatti necessario che i due spari effettuati alle estremità dello stendimento "vedano" tutti i rifrattori previsti, ed è infatti proprio su questi due spari che il numero di strati può essere stimato.

Per avviare il calcolo delle dromocrone fate click sul pulsante <Calcolo Dromocrone>.

La determinazione automatica delle dromocrone è basata su un procedimento di ricerca di minimo sviluppato in forma analitica che permette di identificare la disposizione dei punti di ginocchio tale che la dromocrona risultante presenti in assoluto il miglior coefficiente di correlazione con i tempi di primo arrivo.In funzione del numero N di strati che sono stati imposti tale procedimento viene applicato in tre modalità differenti:

1. per gli spari effettuati in corrispondenza delle estremità dello stendimento viene imposto un numero di punti di ginocchio pari a N-1, in modo da ottenere una dromocrona formata da N segmenti che corrispondono agli N strati imposti;

2. per gli spari interni vengono determinate e memorizzate le configurazioni per un numero di punti di ginocchio che varia da 0 (un solo strato) a N-1 (N strati); il primo segmento viene assegnato sempre al primo strato;

3. per gli spari interni vengono determinate e memorizzate le configurazioni per un numero di punti di ginocchio che varia da 0 (un solo strato) a N-1 (N strati); il primo segmento può essere assegnato ad uno strato diverso dal primo;

Le velocità apparenti che risultano per gli spari descritti ai punti 2) e 3) vengono confrontate con le velocità di riferimento ottenute dagli spari descritti al punto 1), e per ciascuno sparo viene scelto il numero di punti di ginocchio che dà luogo alla dromocrona i cui segmenti meglio si correlano, in termini di velocità apparente, alla dromocrona di riferimento.

È in fase di sviluppo l’implementazione di un algoritmo più complesso che opera sull’insieme completo delle possibili configurazioni dei punti di ginocchio, scegliendo la distribuzione ottimale non solo in funzione della velocità apparente ma anche della correlazione tra i tratti sovrapposti di dromocrone diverse.

InterSism permette di intervenire manualmente sia sul numero di strati interessati da ogni sparo sia in termini di posizione dei punti di ginocchio. In tal modo è possibile verificare i risultati del calcolo automatico ed eventualmente rivedere la distribuzione dei punti di ginocchio. Per ogni configurazione di punti di ginocchio viene comunque utilizzata la dromocrona analiticamente ottimale.

Se il calcolo delle dromocrone non è ancora stato eseguito vengono presentati i dati grezzi, ed occorre fare click


sul pulsante <Calcola Dromocrone> per avviare la procedura automatica.

<Dirette> e <Inverse> - queste due caselle permettono di nascondere gli spari nella direzione diretta od inversa, migliorando la leggibilità delle velocità delle dromocrone.

Terminata la procedura di calcolo è possibile visualizzare la velocità apparente dei segmenti di dromocrona tenendo premuto il tasto sinistro del mouse sopra di esso.

<Aggiungi Ginocchio> – facendo click su di un qualsiasi punto della dromocrona da modificare il programma esegue nuovamente i calcoli cercando automaticamente la dromocrona ottimale per il nuovo numero di punti di ginocchio.


<Rimuovi Ginocchio> – facendo click su di un qualsiasi punto della dromocrona da modificare il programma riesegue i calcoli cercando automaticamente la dromocrona ottimale per il nuovo numero di punti di ginocchio.

<Sposta Ginocchio> – utilizzando questo pulsante è possibile spostare il punto di ginocchio in una precisa posizione facendo click sul punto da spostare e quindi facendo click sulla nuova posizione del punto di ginocchio.


Il tipo di situazione che si ottiene è perciò la seguente:

Scopo dell’intervento manuale è principalmente il controllo della congruenza tra i tratti parzialmente sovrapposti delle dromocrone ottenute da spari diversi; osservando la figura seguente si può notare come le dromocrone contraddistinte dalle lettere A e B presentino un buon parallelismo fino alla linea verticale verde, mentre a partire dai segmenti evidenziati dai cerchi rossi le dromocrone divergono nettamente; questo significa che la corretta posizione del punto di ginocchio è leggermente diversa da quella che risultava dall’interpretazione analitica, e quindi risulta opportuno effettuarne manualmente lo spostamento.


Terminato il controllo del numero e della posizione dei punti di ginocchio occorre fare click sul pulsante <Continua> per tornare al menu principale in cui troveremo attivo il pulsante <Calcolo Profondità>.

Pulsante “Calcolo Profondità”Facendo click sul pulsante <Calcolo Profondità> il programma esegue automaticamente tutte le relative procedure di calcolo, senza necessità di ulteriori interventi manuali.

InterSism utilizza metodi diversi in funzione del tipo di campagna di indagine effettuata.

Un solo sparo all’estremità dello stendimento

Utilizzando il metodo dei tempi intercetti il programma stima la velocità degli strati e la profondità dei rifrattori, che vengono considerati idealmente piani ed orizzontali.

Questo metodo è in generale sconsigliato in quanto fa sì che la velocità apparente dei terreni venga assimilata alla velocità reale. In presenza di discontinuità stratigrafiche inclinate questo può portare ad errori anche significativi, perciò l’utilizzo di un unico sparo dovrebbe essere riservato ai soli casi di indagini conoscitive di larga massima, per le quali errori elevati possono essere considerati tollerabili.

Due spari alle estremità dello stendimento


Utilizzando il metodo dei tempi intercetti e confrontando le dromocrone diretta ed inversa il programma determina la velocità dei terreni indagati nonché la profondità e l’inclinazione dei rifrattori, che vengono considerati idealmente piani.

Tre o più spari

Essendo stati definiti il numero e la posizione dei punti di ginocchio il programma effettua la traslazione dei segmenti di dromocrona di ciascuno sparo appartenenti allo stesso rifrattore così da allinearli con un procedimento iterativo che permette di attribuire maggiore peso ai segmenti che hanno un maggior numero di geofoni in comune.

Per la valutazione dell'andamento delle dromocrone nei tratti non coperti dalle registrazioni il programma determina la pendenza media dei tratti di dromocrona noti nelle due direzioni, utilizzando le pendenze medie precedentemente calcolate, pesate rispetto al numero di segmenti reali.

Si passa quindi all'applicazione del Metodo del Reciproco Generalizzato (GRM) per l'identificazione della geometria dei rifrattori: il programma utilizza una procedura automatizzata che, partendo da un valore di XY di tentativo pari a zero (con cui ottiene la funzione tempo-profondità convenzionale), e dalla profondità presunta precedentemente calcolata al di sotto di ciascun geofono, sperimenta diversi valori XY al fine di determinare la distanza XY ottimale, cioè la distanza per la quale i raggi diretti e inversi emergo in prossimità dello stesso punto sul rifrattore.

Terminata la procedura di calcolo il pulsante <Produzione Elaborati> del menù principale risulta attivo.

Pulsante “Produzione Elaborati”Tramite questo comando si accede alla finestra per la scelta e la configurazione degli elaborati da stampare.

Nella finestra è possibile introdurre fino a tre righe di titoli.Facendo doppio click sulle caselline colorate a fianco del pulsante <Dromocrone> si apre la finestra di selezione dei colori, che possono quindi essere assegnati a ciascuno strato e a ciascun rifrattore.


Facendo doppio click sulle caselline colorate a fianco del pulsante <Sezione> si apre la finestra di selezione dei colori e dei retini da assegnare a ciascuno strato.

La selezione automatizzata dei retini e delle loro caratteristiche di stampa (colore del retino, colore dello sfondo e scala di rappresentazione) è gestita dalla finestra “Selezione Retini”. Dalla prima riga della tavolozza scegliete il colore del retino facendo click sulla casella del colore desiderato; dalla seconda riga scegliete il colore per lo sfondo. La scala di rappresentazione si seleziona facendo click sul fattore di scala desiderato. I colori presenti nella tavolozza sono modificabili facendo doppio click su essi. Per utilizzare un solo retino fate doppio click sul retino scelto; per utilizzare due retini sovrapposti fate click sul primo (che sarà evidenziato in rosso) quindi fate doppio click sul secondo. Il programma scriverà i numeri dei retini selezionati, completi di scala, seguiti dai codici colore. Utilizzando la procedura di selezione automatica è possibile attribuire un'unica scala per entrambi i retini sovrapposti.

Per scegliere quale tipologia di elaborato produrre è sufficiente fare click sui pulsanti:

<Dromocrone>: l'elaborato prodotto conterrà sia le dromocrone originali sia le dromocrone traslate.<Sezione>: il programma presenterà la sezione stratigrafica in forma di cerchi di profondità e di curve. Il campo <Quota minima> permette di estendere le sezioni in profondità fino alla quota indicata, o ad una


profondità leggermente maggiore (per motivi grafici); se il campo viene lasciato vuoto, la quota minima viene calcolata automaticamente; in ogni caso se la quota minima calcolata automaticamente è inferiore a quella richiesta, prevale quella calcolata.Il campo <Scala X> permette di definire la scala orizzontale con cui verrà disegnata la sezione; lasciando vuota questa casella il programma determina automaticamente la scala orizzontale ottimale in relazione alle dimensioni del foglio A4.Il campo <Scala Z> permette di definire la scala verticale con cui verrà disegnata la sezione; lasciando vuota questa casella il programma determina automaticamente la scala verticale ottimale in relazione alle dimensioni del foglio A4.Il campo <A> ed il campo <B> permettono di inserire brevi testi a fianco della linea dello stendimento

<Primi Arrivi>: gestisce la stampa dei sismogrammi normalizzati con evidenziati i tempi di primo arrivo. <Stampa Tutti i Grafici>: facendo click su questo pulsante vengono inviati alla stampante predefinita tutti gli elaborati prodotti dal programma: Dromocrone, Sezione Stratigrafica, Primi Arrivi.<Genera Tutti i GIF>: facendo click su questo pulsante tutti gli elaborati prodotti dal programma vengono creati in formato GIF nella cartella in cui è stato elaborato il progetto.<Anteprima Tabulati>: facendo click su questo pulsante si apre una apposita finestra nella quale vengono visualizzati i tabulati prodotti dal programma.<Esporta Tabulati>: facendo click su questo pulsante i tabulati prodotti dal programma vengono esportati in formato DOC per MicroSoft Word (che viene aperto automaticamente al termine dell’esportazione).


La finestra di anteprima di stampaNella finestra di anteprima di stampa, visualizzata lungo la parte superiore della finestra al posto della barra dei menu, è presente la barra degli strumenti. Essa consente di accedere rapidamente con il mouse ai diversi comandi. Per selezionare uno dei comandi in essa contenuti fate click sull'icona corrispondente. La barra degli strumenti dispone dei seguenti comandi:

Zoom +: facendo click sulla prima icona si attiva la funzione Zoom, utilizzabile solo con il mouse, che permette di ingrandire parte del grafico. La funzione resta attiva fino a che non viene selezionata l'icona Zoom -. Per ingrandire una parte del grafico:

fate click sull'icona quindi selezionate la zona da ingrandire facendo click nel punto di inizio della finestra di ingrandimento e trascinando il mouse fino a che il rettangolo che delimita la zona da ingrandire non contiene tutti gli elementi desiderati. A questo punto, lasciate il pulsante. Nota: Data la bassa risoluzione dello schermo, i testi possono apparire leggermente differenti in funzione del livello di zoom. Questo non ha alcun effetto sulla qualità di stampa degli output finali.

Zoom -: facendo click sulla seconda icona il grafico viene riportato alla dimensione originale.

Frecce: facendo click sulle icone a forma di freccia dopo aver attivato l'opzione "Zoom +" si scorre il grafico presente sullo schermo.

Stampa: facendo click su questa icona il grafico viene inviato alla stampante predefinita.

Stampa ridimensionato: facendo click su questa icona il grafico viene inviato alla stampante predefinita, automaticamente ridimensionato in modo da poter essere stampato in un unico foglio.

Creazione DXF: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato DXF, di default uguale al nome del file di dati.


Creazione EMF (W): facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato EMF (Enhanced Windows Metafile) - compatibile con i filtri di importazione di Microsoft Word.

Creazione EMF (D): facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato EMF (Enhanced Windows Metafile) - compatibile con i filtri di importazione di Corel Draw.

Creazione BMP: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato BMP.

Creazione GIF: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato GIF.

Creazione JPG: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato JPG.

Uscita: facendo click su questa icona si chiude la finestra e si torna al programma.


Sismica down-holeFacendo click sul pulsante <Down-hole> si accede alla sezione del programma predisposta per l'elaborazione di prospezioni sismiche in foro con il metodo down-hole.

Pulsante “Definizione Progetto” - DHFacendo click su questo pulsante si accede alla finestra che gestisce la creazione di un nuovo progetto o l'apertura di un progetto esistente.

Crea un nuovo progetto

Permette di aprire un progetto vuoto, azzerando tutti i dati eventualmente in memoria. Il programma non dispone di uno specifico comando per effettuare il salvataggio dei dati in quanto essi vengono salvati


automaticamente al termine di ogni operazione.

Per iniziare un nuovo progetto è necessario fare click sul pulsante <Crea un nuovo progetto> e selezionare la tipologia di dati che si intende trattare: file SEG-2, DTA (formato dei sismografi Ambrogeo), SG2 (formato dei sismografi MAE). Scelta la tipologia si definisce nella finestra "Apri" il nome da attribuire al progetto.


Inserimento dei filesDopo aver identificato la cartella contenente i dati si può passare ad inserire nel progetto i file contenenti le registrazioni facendo click sul pulsante <Aggiungi> e selezionando il primo file.


Suggerimento importante: poiché ad ogni punto in cui viene effettuata una misurazione con il geofono da foro corrisponde un singolo file di dati, è necessario assegnare i nomi seguendo uno specifico formato, in modo tale da permettere al programma di ricostruire correttamente la sequenza di acquisizione; in particolare gli ultimi due caratteri del nome dei file dovranno essere caratteri numerici, ordinati da 01 a 99 (come numero massimo): saranno quindi corretti file nominati p5001.dat, p5002.dat … p5013.dat, p50014.dat, mente NON saranno correttamente caricati file chiamati p1.dat, p2.dat (manca uno 0 davanti alla cifra finale) oppure provaA.dat (non sono riconosciute le sequenze alfabetiche).Qualora non siano state seguite le regole di numerazione precedentemente descritte, è possibile inserire i files facendo click sul pulsante <Aggiungi> e selezionando manualmente ciascun file da aggiungere.

Usando il pulsante <Rimuovi> si possono eliminare dall'elenco i files selezionati erroneamente.Terminata la selezione occorre confermare facendo click sul pulsante <Conferma>.


Nella finestra che viene proposta dovrà essere indicato a quale canale di registrazione corrisponde il geofono verticale e quale ordine è stato usato nelle registrazioni. Per definizione le profondità devono essere ad intervalli costanti: prova01.dat (-2m) prova02.dat (-4m) prova03.dat (-6m) sono combinazioni corrette, mentre NON lo sono prova01.dat (-10m) prova02.dat (-15m) prova03.dat (-20m) (manca la lettura a 5m di profondità) oppure prova01.dat (-2m) prova02.dat (-5m) prova03.dat (-9m) (gli intervalli non sono costanti).

Confermando la configurazione dei geofoni il programma verifica la congruità dei dati introdotti, torna alla finestra principale ed elimina il pulsante <Conferma>.

Suggerimento importante: il programma InterSism può elaborare acquisizioni effettuate con geofoni a tre od a cinque canali. Nella finestra “Configurazione Geofoni Down-Hole” è quindi necessario indicare tramite quale canale sono state acquisite le onde P, le onde SX e le onde SY. Poiché le onde di taglio hanno velocità inferiori rispetto a quelle compressive raggiungono il geofono quando il primo fronte d’onda compressiva è già transitato, causando un disturbo nella misura delle onde trasversali. Per migliorare il rapporto fra le onde P e le onde S in modo da favorire l’identificazione di queste ultime è sempre preferibile realizzare una doppia energizzazione orizzontale con verso opposto. Ciò permette di effettuare la sottrazione delle forme d’onda relative a queste due acquisizioni facendo ridurre sensibilmente la componente apportata dalle onde P presente nel segnale. Il programma consente comunque di elaborare anche le acquisizioni effettuate con uno o due spari: nel primo caso l’energizzazione sarà considerata obbligatoriamente verticale, nel secondo non sarà eseguita la procedura di sottrazione delle forme d’onda. QUESTE DUE OPZIONI, PUR ESSENDO PREVISTE DAL PROGRAMMA, SONO FORTEMENTE SCONSIGLIATE.

Offset sparoNella casella <Offset sparo> si inserisce la distanza del punto di energizzazione dalla verticale del foro. L'inserimento di questo dato è estremamente importante per la corretta interpretazione delle letture, in quanto la sorgente energizzante è spesso posta ad una distanza non trascurabile dall'asse del foro ed è quindi richiesto un intervento di correzione dei tempi di arrivo che tenga conto di tale distanza.

Posizione dei geofoni In questo campo devono essere inserite le profondità dal piano di campagna a cui sono state effettuate le registrazioni. Le profondità di registrazione devono essere sempre ad intervalli costanti, normalmente comprese tra 2 e 4 m.

Il pulsante <Completa automaticamente> permette di assegnare in modo automatico le profondità cui è stato posto il geofono, che vengono interpolate automaticamente dopo aver introdotto almeno il primo e l'ultimo valore. La presenza di valori intermedi viene comunque presa in considerazione nell’interpolazione, che dà origine ad una spezzata.


Apri un progetto esistente

Questo comando permette di aprire un progetto già esistente, caricando quindi nella memoria del programma tutte le informazioni precedentemente elaborate.Nella barra dei menu del programma verranno elencati in verde con il segno di spunta i comandi già eseguiti, in verde senza il segno di spunta i comandi che possono attualmente essere eseguiti ed in rosso quelli non ancora eseguiti ma che al momento non possono essere selezionati perché sono necessarie informazioni aggiuntive o fasi di calcolo intermedie.

Salva il progetto con nomePermette di duplicare un intero set di dati, sia di input che di output, per facilitare l'esecuzione di elaborazioni basate sugli stessi dati iniziali.


Pulsante "Ricerca Primi Arrivi" - DH

La selezione dei primi arrivi viene eseguita in modalità automatica ed è successivamente possibile rifinire i risultati ottenuti in modalità manuale.

Il programma suddivide le letture relative alle onde P ed alle onde S in tre files con suffisso "_PW", nel quale sono raggruppate tutte le letture relative alle onde P, "_SX" e "_SY", nei quali sono raggruppate le letture effettuate dai due geofoni orizzontali, fra loro ortogonali, relativi alle onde di taglio S.

Il pulsante <Visualizza> permette esclusivamente di visualizzare le tracce sismiche e, se sono già stati definiti, i tempi di primo arrivo, senza poter però apportare alcuna modifica.


I pulsanti <Zoom + > e <Zoom - > permettono di visualizzare il solo intervallo di tempo interessato dai primi arrivi oppure l’acquisizione completa; utilizzando invece i pulsanti <Normalizzazione Globale> e <Normalizzazione Individuale> i segnali saranno amplificati digitalmente utilizzando come valore di riferimento il massimo assoluto o, individualmente, il massimo relativo di ciascuna traccia.Selezionando la check box a fianco dell'etichetta "Filtraggio" il programma rimuove le frequenze più alte per cercare di eliminare i rumori più evidenti.Selezionando le check boxes dell'etichetta "Campitura" si potranno evidenziare le semionde negative e/o positive.Nel campo "Scala", infine, si potrà digitare un fattore di scala, variabile fra –5 e +5. I valori negativi, oltre a scalare il tracciato, invertono la direzione delle onde.


Selezionando invece il pulsante <Automatico> il programma avvia la procedura di determinazione automatica dei primi arrivi utilizzando iterativamente una sequenza di algoritmi basati su analisi min-max e cross-correlation cui segue, se non si rilevano inversioni di fase nel segnale sismico di primo arrivo, una procedura di rifinitura dei tempi basata sulla wavelet-analysis.



Selezionando la check box a fianco dell'etichetta "Filtraggio" il programma rimuove le frequenze più alte per cercare di eliminare i rumori più evidenti.Selezionando le check boxes dell'etichetta "Campitura" si potranno evidenziare le semionde negative e/o positive.Nel campo "Scala", infine, si potrà digitare un fattore di scala, variabile fra –5 e +5. I valori negativi, oltre a scalare i sismogrammi, invertono la direzione delle onde.


Facendo click sul pulsante <Continua> si torna alla finestra principale, ed è quindi possibile selezionare il pulsante <Manuale> per rifinire manualmente la posizione del primo arrivo facendo doppio click direttamente sulle tracce sismiche all'interno della finestra che presenta le tracce sismiche.





Facendo click sul pulsante <Lente> si apre una lente di ingrandimento virtuale che permette di verificare con maggior dettaglio la scelta dei primi arrivi sul sismogramma. La lente di ingrandimento viene spostata con il mouse e si allinea automaticamente alle singole tracce sismiche. Per chiudere la lente premete il tasto "ESC".

È necessario effettuare almeno il riconoscimento automatico dei primi arrivi di ciascun ramo di dromocrona. Terminata tale sequenza di operazioni nel menu principale risulterà attivato il pulsante <Calcolo Dromocrone>.


Pulsante “Tabella Primi Arrivi” - DH

È possibile visualizzare i primi arrivi che sono stati determinati utilizzando il pulsante <Tabella Primi Arrivi>.

Utilizzando rispettivamente le combinazioni di tasti CTRL-C e CTRL-V è possibile copiare la tabella dei valori (dopo essersi posizionati sulla prima casella in alto a sinistra) e quindi incollarla in programmi come Excel o Word.Il programma riconosce automaticamente se i dati sono stati inseriti in secondi o in millisecondi; in quest’ultimo caso, al momento della conferma dei dati inseriti, essi vengono convertiti in secondi. E' quindi indifferente inserire manualmente i dati in secondi od in millisecondi.

Per modificare il contenuto delle celle è possibile utilizzare i tasti <Canc>, per svuotare completamente la cella corrente, <Ins> per ripristinare un valore accidentalmente cancellato, rendendo quindi più rapido modificare il contenuto delle celle, all’interno delle quali ci si può ovviamente spostare con i tasti <freccia>; è stato inoltre interpretato il tasto <Invio> come “passa alla casella successiva”.


Pulsante “Calcolo Dromocrone” - DHPrima di effettuare il calcolo delle dromocrone occorre stimare il numero di strati indagati, scegliendo tramite gli appositi bottoni un numero di 2, 3 o 4 strati. Per avviare il calcolo delle dromocrone fate click sul pulsante <Calcolo Dromocrone>.

Utilizzando i valori dei primi arrivi il programma calcola le velocità e gli spessori degli strati utilizzando procedure analoghe a quelle normalmente utilizzate nella sismica di rifrazione.La determinazione automatica della dromocrona è basata su un procedimento di ricerca di minimo sviluppato in forma analitica che permette di identificare la disposizione dei punti di ginocchio tale che la dromocrona risultante presenti in assoluto il miglior coefficiente di correlazione con i tempi di primo arrivo.Se il calcolo delle dromocrone non è ancora stato eseguito vengono presentati i dati grezzi, ed occorre fare click sul pulsante <Calcola Dromocrone> per avviare la procedura automatica. La procedura dovrà essere ripetuta per le onde P, per le onde Sx e per le onde Sy.Terminata la procedura di calcolo è possibile visualizzare la velocità apparente dei segmenti di dromocrona tenendo premuto il tasto sinistro del mouse sopra di esso.


<Aggiungi Ginocchio> – facendo click su di un qualsiasi punto della dromocrona da modificare il programma esegue nuovamente i calcoli cercando automaticamente la dromocrona ottimale per il nuovo numero di punti di ginocchio.<Rimuovi Ginocchio> – facendo click su di un qualsiasi punto della dromocrona da modificare il programma riesegue i calcoli cercando automaticamente la dromocrona ottimale per il nuovo numero di punti di ginocchio.<Sposta Ginocchio> – utilizzando questo pulsante è possibile spostare il punto di ginocchio in una precisa posizione facendo click sul punto da spostare e quindi facendo click sulla nuova posizione del punto di ginocchio.Terminato il controllo del numero e della posizione dei punti di ginocchio occorre fare click sul pulsante <Continua> per tornare al menu principale in cui troveremo attivo il pulsante <Calcolo Profondità>.

Successivamente alla costruzione delle dromocrone ed alla determinazione della velocità di propagazione del segnale sismico nei diversi strati di terreno, InterSism, avendo ricevuto dall'utente l'indicazione della densità dei litotipi incontrati durante la perforazione – espressa in kg/m3, calcola i moduli elastici caratteristici.

Pulsante “Calcolo Profondità” - DHFacendo click sul pulsante <Calcolo Profondità> il programma esegue automaticamente tutte le relative procedure di calcolo, senza necessità di ulteriori interventi manuali.La procedura dovrà essere ripetuta per le onde P, per le onde Sx e per le onde Sy.

Terminata la procedura di calcolo il pulsante <Produzione Elaborati> del menù principale risulta attivo.

Pulsante “Produzione Elaborati” - DHTramite questo comando si accede alla finestra per la scelta e la configurazione degli elaborati da stampare.

Nella finestra è possibile introdurre fino a tre righe di titoli.Facendo doppio click sulle caselline colorate a fianco del pulsante <Sezione e Dromocrone> si apre la finestra di selezione dei colori e dei retini che possono essere assegnati a ciascuno strato e a ciascun rifrattore.La selezione automatizzata dei retini e delle loro caratteristiche di stampa (colore del retino, colore dello sfondo e scala di rappresentazione) è gestita dalla finestra “Selezione Retini”.

Dalla prima riga della tavolozza scegliete il colore del retino facendo click sulla casella del colore desiderato; dalla seconda riga scegliete il colore per lo sfondo. La scala di rappresentazione si seleziona facendo click sul fattore di scala desiderato. I colori presenti nella tavolozza sono modificabili facendo doppio click su essi.


Per utilizzare un solo retino fate doppio click sul retino scelto; per utilizzare due retini sovrapposti fate click sul primo (che sarà evidenziato in rosso) quindi fate doppio click sul secondo. Il programma scriverà i numeri dei retini selezionati, completi di scala, seguiti dai codici colore. Utilizzando la procedura di selezione automatica è possibile attribuire un'unica scala per entrambi i retini sovrapposti.

Per scegliere quale tipologia di elaborato produrre è sufficiente fare click sui pulsanti:

<Sezione e Dromocrone>: l'elaborato prodotto conterrà la dromocrona dell’onda selezionata a fianco (P, Sx o Sy) e la sezione stratigrafica con i valori dei moduli elastici dinamici caratteristici dei diversi strati:

Modulo di deformabilità (E)

Modulo di taglio (G)

Modulo di volume K

Coefficiente di Poisson

Il campo <Quota minima> permette di estendere le sezioni in profondità fino alla quota indicata, o ad una profondità leggermente maggiore (per motivi grafici); se il campo viene lasciato vuoto, la quota minima viene calcolata automaticamente; in ogni caso se la quota minima calcolata automaticamente è inferiore a quella richiesta, prevale quella calcolata.Il campo <Scala X> permette di definire la scala orizzontale con cui verrà disegnata la sezione; lasciando vuota questa casella il programma determina automaticamente la scala orizzontale ottimale in relazione alle dimensioni del foglio A4.Il campo <Scala Z> permette di definire la scala verticale con cui verrà disegnata la sezione; lasciando vuota questa casella il programma determina automaticamente la scala verticale ottimale in relazione alle dimensioni del foglio A4.Il campo <A> ed il campo <B> permettono di inserire brevi testi a fianco della linea dello stendimento

<Primi Arrivi>: gestisce la stampa dei sismogrammi normalizzati con evidenziati i tempi di primo arrivo. <Stampa Tutti i Grafici>: facendo click su questo pulsante vengono inviati alla stampante predefinita tutti gli elaborati prodotti dal programma: Dromocrone, Sezione Stratigrafica, Primi Arrivi.<Genera Tutti i GIF>: facendo click su questo pulsante tutti gli elaborati prodotti dal programma vengono creati in formato GIF nella cartella in cui è stato elaborato il progetto.<Anteprima Tabulati>: facendo click su questo pulsante si apre una apposita finestra nella quale vengono visualizzati i tabulati prodotti dal programma.<Esporta Tabulati>: facendo click su questo pulsante i tabulati prodotti dal programma vengono esportati in formato DOC per MicroSoft Word (che viene aperto automaticamente al termine dell’esportazione).

La finestra di anteprima di stampaNella finestra di anteprima di stampa, visualizzata lungo la parte superiore della finestra al posto della barra dei menu, è presente la barra degli strumenti. Essa consente di accedere rapidamente con il mouse ai diversi


comandi. Per selezionare uno dei comandi in essa contenuti fate click sull'icona corrispondente. La barra degli strumenti dispone dei seguenti comandi:

Zoom +: facendo click sulla prima icona si attiva la funzione Zoom, utilizzabile solo con il mouse, che permette di ingrandire parte del grafico. La funzione resta attiva fino a che non viene selezionata l'icona Zoom -. Per ingrandire una parte del grafico:

fate click sull'icona quindi selezionate la zona da ingrandire facendo click nel punto di inizio della finestra di ingrandimento e trascinando il mouse fino a che il rettangolo che delimita la zona da ingrandire non contiene tutti gli elementi desiderati. A questo punto, lasciate il pulsante. Nota: Data la bassa risoluzione dello schermo, i testi possono apparire leggermente differenti in funzione del livello di zoom. Questo non ha alcun effetto sulla qualità di stampa degli output finali.

Zoom -: facendo click sulla seconda icona il grafico viene riportato alla dimensione originale.

Frecce: facendo click sulle icone a forma di freccia dopo aver attivato l'opzione "Zoom +" si scorre il grafico presente sullo schermo.

Stampa: facendo click su questa icona il grafico viene inviato alla stampante predefinita.

Stampa ridimensionato: facendo click su questa icona il grafico viene inviato alla stampante predefinita, automaticamente ridimensionato in modo da poter essere stampato in un unico foglio.

Creazione DXF: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato DXF, di default uguale al nome del file di dati.

Creazione EMF (W): facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato EMF (Enhanced Windows Metafile) - compatibile con i filtri di importazione di Microsoft Word.

Creazione EMF (D): facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato EMF (Enhanced Windows Metafile) - compatibile con i filtri di importazione di Corel Draw.

Creazione BMP: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato BMP.

Creazione GIF: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato GIF.

Creazione JPG: facendo click su questa icona si accede ad una finestra di dialogo tramite la quale è possibile assegnare il nome al file in formato JPG.

Uscita: facendo click su questa icona si chiude la finestra e si torna al programma.


Capitolo 7 - Note teoriche

La sismica a rifrazione

Come noto, la sismica a rifrazione utilizza le onde acustiche nei corpi solidi, utilizzando per l'energizzazione un martello percussore, una massa battente oppure una piccola carica esplosiva esplosivo.Le onde sismiche (sonore) viaggiano nel sottosuolo a differente velocità a seconda dei litotipi attraversati e subiscono lungo le superfici di discontinuità geologica i fenomeni della riflessione, rifrazione e diffrazione. Le superfici di confine degli strati geologici, caratterizzati da una differenza di velocità tra lo strato superiore (V1) e lo strato ad esso sottostante (V2), producono dei raggi rifratti che viaggeranno parallelamente alla superficie di discontinuità (con la stessa velocità dello strato "più veloce") rifrangendo continuamente verso l'alto (quindi verso lo strato "più lento") energia elastica. Una delle condizioni principali per l'applicazione del metodo della sismica a rifrazione è che la velocità di propagazione delle onde sismiche aumenti con la profondità (V1 < V2). Un altro requisito indispensabile per il buon funzionamento di questa metodologia è che gli strati posseggano uno spessore sufficiente per essere rilevati; in caso contrario occorre aumentare il numero di geofoni e diminuirne la spaziatura.L'energia rifratta che ritorna alla superficie viene misurata utilizzando dei geofoni.Attraverso lo studio dei tempi di percorso e quindi delle velocità si può risalire alla disposizione geometrica ed alle caratteristiche meccanico-elastiche dei litotipi presenti nella zona di indagine.È buona norma commisurare l’intensità dell’energizzazione alla lunghezza dello stendimento e, quando possibile utilizzare le opzioni di controllo automatico del guadagno. Diversamente i primi arrivi potrebbero essere difficili da riconoscere sia per l’eccessiva debolezza del segnale (geofoni lontani dal punto di scoppio) sia per la possibile saturazione dei geofoni più vicini.

Il comportamento sismico delle onde P

Le onde P sono anche chiamate Onde Primarie in quanto si propagano nel mezzo attraversato con maggiore velocità rispetto alle altre onde. Nelle onde P, le particelle che costituiscono il mezzo attraversato vengono spostate nello stesso senso di propagazione dell'onda, in questo caso, in senso radiale. Quindi, il materiale si estende e si comprime con il propagarsi dell’onda. Le onde P viaggiano attraverso il terreno in modo analogo a quello delle onde sonore attraverso l’aria. La velocità con la quale le onde P si propagano in un mezzo dipende dalle proprietà fisiche (cioè rigidità, densità, saturazione) e dal grado di omogeneità del terreno.Dalla sorgente di energizzazione viene emanato un “treno d’onde” i cui segnali saranno rilevati dalle stazioni riceventi ad intervalli di tempo dipendenti dalle caratteristiche elastiche del terreno. La registrazione grafica del treno d’onda in arrivo è chiamata “sismogramma”.

I fronti d’onda possono essere superfici sferiche o di forma qualsiasi. Il principio di Huygens, basilare nello studio di qualsiasi perturbazione ondosa, stabilisce però che "in ogni istante, qualsiasi punto di un fronte d’onda di forma qualsiasi può essere considerato come sorgente puntiforme di onde circolari (oppure sferiche se la perturbazione è in tre dimensioni)". La propagazione di onde può quindi essere interpretata come una continua generazione di onde circolari che interferendo fra loro danno luogo a un’onda risultante osservabile macroscopicamente.

Le semirette normali ai fronti d’onda sono chiamate “raggi sismici” ed indicano la direzione di propagazione dell’onda elastica. Per l’analisi dei dati ottenuti tramite la sismica a rifrazione, è usuale considerare sia le immagini delle onde sismiche sia i percorsi dei raggi sismici. Questi ultimi possono sostituire i fronti d’onda con buona approssimazione, permettendo di trattare soltanto i tempi di percorso delle onde elastiche e non tutte le altre grandezze tipiche di un fenomeno ondulatorio quali ampiezza, frequenza e fase.Quando un raggio incontra un'eterogeneità sul percorso, per esempio un contatto litologico con un altro materiale, il raggio incidente si trasforma in diversi nuovi raggi. Gli angoli che il raggio incidente, i raggi riflessi ed i raggi rifratti formano con la normale alla superficie di contatto tra i due materiali sono legati fra loro ed alle velocità di propagazione da alcune relazioni note come “leggi di SNELL”.Le leggi di Snell affermano che il raggio incidente, riflesso e rifratto giacciono sullo stesso piano; inoltre valgono le seguenti relazioni tra gli angoli:


per la riflessione: = per la rifrazione: V1 · sin = V2 · sin

Esiste un particolare valore dell’angolo di incidenza, chiamato “angolo critico” o “angolo limite” ( ic) particolarmente significativo per la sismologia di rifrazione. Si definisce infatti angolo critico l’angolo d’incidenza che rende =90°.

Se l'angolo di incidenza è uguale a 90° gradi l'onda rifratta, secondo la teoria di Huygen, si propaga lungo il contorno dello strato e funge da fonte per un nuovo fronte d’onda secondario e per nuovi raggi. I percorsi dei raggi sismici escono con un angolo pari all’angolo critico. E’ possibile determinare l'angolo critico calcolando l’inverso del seno del valore della velocità del primo strato/velocità del secondo strato. Se l’angolo di incidenza è maggiore dell’angolo limite, il fenomeno della rifrazione scompare e si ha riflessione totale senza propagazione dell’onda nel secondo strato.

ApplicazioniLe indagini di sismica a rifrazione vengono normalmente impiegate per le seguenti problematiche:

Mappatura delle zone formate da materiale disgregatoRicerca della profondità della falda freaticaDeterminazione della resistenza allo scavo Mappatura della permeabilità di strati ghiaiosi Mappatura degli strati composti da materiale sciolto Localizzazione delle zone di fratturaMappatura del substrato roccioso

Problemi e limitazioni della sismica a rifrazione· Le velocità sismiche dei terreni interessati dall'indagine devono crescere con la profondità · Gli strati debbono possedere uno spessore sufficiente per essere rilevati · Rilievi eseguiti su terreni di riporto o in aree adibite a discariche e in presenza di forte rumore antropico

conducono spesso a risultati non affidabili · Fratture singole e strette spesso non possono essere identificate.

Interpretazione dei risultatiGli strumenti capaci di registrare movimenti nel terreno sono detti sismometri o geofoni. Essi saranno necessariamente posti sulla superficie del terreno.Solitamente, si hanno sismogrammi di diversi geofoni, posti a diversa distanza dalla sorgente: questi possono essere stampati in funzione del tempo e della distanza, in quelle che vengono definite "registrazioni di scoppio" (shot records). La variazione Tempo / Distanza è detta "scostamento" (moveout).


Arrivi con ampio scostamento sono fortemente inclinati nella registrazione di scoppio e viceversa; dalle registrazioni di scoppio è quindi possibile distinguere l'arrivo delle diverse onde sismiche (dirette, riflesse, rifratte).

A piccole distanze (offset) il primo arrivo è delle onde dirette: questo arrivo ha grande ampiezza e lo scostamento è costante a tutte le distanze.A maggiori distanze il primo arrivo comincia ad essere quello dell’onda rifratta. Questo arrivo è caratterizzato da piccola ampiezza d'onda e da scostamento costante ma minore di quello dell’onda diretta.L'ultimo arrivo ad ogni geofono è quello dell’onda riflessa: il suo scostamento tende ad aumentare con la distanza secondo una funzione iperbolica.Il diagramma che rappresenta i tempi di propagazione delle onde sismiche in funzione della distanza del punto di emissione si definisce “curva di propagazione" o “dromocrona” ("travel time curve"). Definirne l'andamento è compito primario nell'interpretazione di sismica a rifrazione.

Ciò che essenzialmente conta, per il metodo a rifrazione, è identificare il tempo di arrivo della prima onda in ogni geofono ("first break picking"). Questa distinzione non è sempre agevole.

I due segmenti relativi all'arrivo delle onde dirette, prima, e delle rifratte frontali poi, non sono sempre facilmente distinguibili. Il punto di ginocchio, il punto cioè a partire dal quale si verifica la variazione di inclinazione, è detto distanza critica ("cross-over distance" ).

E' quindi importante osservare che la scelta dei primi arrivi deve essere considerata già come parte dell'interpretazione dei dati più che della raccolta; l’operatore dovrà perciò aver cura di verificare direttamente sul sito che il rapporto segnale/rumore sia accettabile, ed eventualmente ripetere l’acquisizione.

Metodi di interpretazione

I metodi di interpretazione per la sismica a rifrazione possono essere raggruppati in tre classi principali:(1) Metodi dei Tempi di intercetta (ITM - Intercept-Time Methods)(2) Metodi dei Tempi di ritardo o Reciproci (DTM - Delay Time Method)(3) Metodi di Ray tracing

Il livello di calcoli richiesto è progressivamente maggiore da metodo a metodo. I metodi ITM richiedono essenzialmente una calcolatrice. I metodi DTM variano dalla versione più semplice a quella generalizzata, e richiedono l‘uso di un personal computer. I metodi basati sul Ray Tracing richiedono risorse di calcolo decisamente più elevate e non saranno presi in esame in questo contesto.

I metodi ITM - Time-Intercept Methods.

La dromocrona, o curva distanza-tempo, nel caso di un rilevamento sismico per rifrazione è espressa su un grafico dall'equazione di una retta. In presenza di stratificazioni piane ed orizzontali l'inclinazione delle rette dei primi arrivi è uguale al reciproco della velocità di propagazione nel mezzo 1 (V1) o nella discontinuità o secondo mezzo (V2). Dai diagrammi di queste rette possiamo determinare lo spessore dello strato superiore.In base alla potenza dello strato superiore, infatti, si avrà una retta con uguale inclinazione (essendo questa legata solo alle velocità) ma con un punto di ginocchio diversamente posizionato: più è potente lo strato superiore, maggiore sarà il tempo impiegato dall'onda frontale rifratta per generarsi e tornare in superficie, dunque varierà la distanza di ricezione delle onde dirette e delle rifratte frontali.Lo spessore può essere calcolato considerando l’ascissa del punto di ginocchio ( ) oppure considerando il tempo di intercetta cioè il valore del tempo di arrivo dell’onda rifratta a distanza 0, ottenuto proiettando sull'asse dei tempi la retta relativa alla velocità di propagazione nel secondo mezzo.

Caso di un singolo strato non orizzontale

Prendendo in considerazione la pendenza dello strato i calcoli si complicano:


· le velocità osservate per il secondo strato risultano essere velocità apparenti, che variano significativamente con la pendenza (maggiore alla velocità reale in direzione up-dip e minore in direzione down-dip);

· le profondità determinate mediante i tempi di intercetta sono le profondità inclinate e non le profondità reali sotto il punto di scoppio;

· sono richiesti stendimenti coniugati, in quanto i sismogrammi ottenuti in un’unica direzione forniscono unicamente una velocità apparente per il secondo strato.

Le equazioni per il calcolo delle profondità inclinate sono le seguenti:

dove

Profondità (down-dip) = il rifrattore immerge dal punto di sparo verso i geofoniProfondità (up-dip) = il rifrattore risale verso il punto di sparoV1 = velocità del terrenoTi (up-dip) = tempo di intercetta up-dipTi (down-dip) = tempo di intercetta down-dip

Un'approssimazione utile per V2 (che non può essere misurato direttamente dalla curva dei tempi di percorso) è data dalla seguente equazione:

dove

V2 = velocità approssimata dello strato sottostanteV2(up-dip) = velocità apparente dello strato sottostante misurata up-dipV2(down-dip) = velocità apparente dello strato sottostante misurata down-dip= valore stimato della pendenza

Il valore dell’angolo è calcolabile utilizzando la seguente formula:

Poiché il coseno dell’angolo è approssimativamente 1.0, è necessario che le pendenze siano basse. E’ necessario sottolineare che il presupposto primario nell'uso dei metodi ITM è che la geometria della superficie di contatto sia piana. Questo presupposto permette di usare le informazioni derivate dalle osservazioni (arrivi) oltre la distanza del punto di ginocchio per derivare una profondità che è determinata nell’intorno del punto di energizzazione.Tuttavia, questi metodi sono utili per una valutazione di massima delle profondità e per eseguire un semplice controllo dei risultati ottenuti con tecniche di interpretazione più sofisticate.

Caso di terreno multistrato

Il caso di terreni multistrato non comporta particolari variazioni. I principi di calcolo rimangono gli stessi, con la sovrapposizione (arrivi da entrambe le direzioni) per tutti gli strati necessari. Per gli strati orizzontali possono essere utilizzate le seguenti equazioni:


Lo spessore h1 del primo strato è determinata usando il caso di un terreno con due strati ed il tempo di intercetta ti2 del secondo segmento di linea o la distanza critica Xc2 determinata dai primi due segmenti di linea. Questo spessore è usato nel calcolo dello spessore dello strato seguente h2.

In termini di distanza critica l’equazione può essere così riscritta:

Il calcolo può essere esteso agli strati più profondi usando estensioni di queste equazioni generali.Poiché le equazioni in questa forma contengono gli spessori degli strati meno profondi, il calcolo comincia con il primo strato e progredisce verso il basso. Si noti che queste equazioni non comprendono la pendenza. Le equazioni per gli strati piani inclinati sono utilizzate nel metodo GRM (Palmer - 1980).

Metodi del Reciproco (Reciprocal methods)

I metodi reciproci includono più di 20 metodi di interpretazione, compresi i metodi basati sui tempi di ritardo, i quali possono o non possono richiedere la misura di un tempo reciproco.Il tempo reciproco è il tempo di corsa lungo il rifrattore da una sorgente di energizzazione ad un’altra. Esistono diverse versioni di questi metodi che si differenziano per alcuni fattori di correzione. In generale si ipotizza una superficie di contatto non eccessivamente inclinata ed una velocità del rifrattore costante.

Conoscendo il tempo di percorso dalla sorgente di energizzazione S ad un certo geofono G ed il tempo di percorso coniugato dalla sorgente S’ al medesimo geofono G ed il tempo di percorso dalla sorgente di energizzazione S ad un certo geofono G1 (possibilmente distante dal primo) ed il tempo di percorso coniugato dalla sorgente S’ al medesimo geofono G1 è possibile calcolare la velocità V2 del rifrattore utilizzando la seguente formulazione:

dove:x = distanza in superficie compresa tra il geofono g ed il geofono g1t = differenza dei tempi di percorso direttit’= differenza dei tempi di percorso coniugato

Il tempo t di percorso diretto per il geofono G può essere espresso dalla seguente formulazione:

dove

hg = minima profondità in corrispondenza del geofonohs = minima profondità in corrispondenza della sorgentexg = distanza fra il geofono e lo sparo

Analogamente potrà essere scritta una equazione equivalente per il tempo impiegato dall’onda sismica a raggiungere il geofono G partendo dalla sorgente coniugata.

I tempi calcolati saranno ovviamente differenti; ciò che invece deve essere uguale è il tempo del percorso totale, fra le sorgenti dirette e coniugate. Questo tempo è chiamato tempo di estremità:

dove x0 è uguale alla somma della distanza del geofono dal punto di sparo del percorso diretto e della distanza


del geofono dal punto di sparo nel percorso coniugato.

Sottraendo al tempo di estremità la somma dei tempi precedentemente calcolati, è possibile risolvere l’equazione rispetto ad h ed ottenere la profondità minima. Tale procedimento dovrà essere eseguito per ogni geofono.

La profondità h rappresenta il raggio di un arco di circonferenza con centro nella posizione del relativo geofono: il contorno del rifrattore toccherà almeno in un punto ciascuno di questi archi e quindi potrà essere determinato graficamente come inviluppo degli archi.

Metodo del Reciproco Generalizzato (Generalized Reciprocal Method - GRM)

Il metodo reciproco generalizzato è stato sviluppato per sormontare alcune imperfezioni dei metodi più semplici, i quali sono messi in difficoltà dalla presenza di superfici, topografiche o del sottosuolo, particolarmente accidentate. Il metodo di Palmer utilizza due funzioni: la funzione di analisi-velocità e la funzione tempo-profondità.

La funzione Analisi VelocitàLa particolarità del metodo è l'uso degli arrivi diretti ed inversi a due geofoni, posti ad una distanza XY. Se la posizione di XY è scelta in modo che il punto di emersione dal rifrattore sia comune, il tempo di percorso, e quindi il calcolo della velocità, dipenderà soltanto dalle caratteristiche del materiale.

La funzione analisi-velocità, riferendosi alla figura sottostante, è definita dall’equazione:


Il valore di questa funzione è riferito al punto mediano G fra X ed Y.

Producendo i grafici dei tempi di percorso in relazione alla posizione dei geofoni è possibile derivare la velocità V2 del rifrattore, indipendentemente dall’inclinazione e dalla topografia. Ciò che influenza il calcolo è dunque la scelta dei geofoni XY. Se la posizione di XY è scelta in modo che il punto d'uscita sul rifrattore sia comune, il tempo di percorso, e quindi il calcolo della velocità, dipenderà soltanto dalle caratteristiche del materiale.

La funzione Tempo-ProfonditàIl metodo GRM prevede ora la creazione di funzioni tempo-profondità per ciascun geofono. Facendo riferimento alla figura precedente la funzione generalizzata tempo-profondità è definita dall’equazione:

Calcolo del valore di XY ottimaleLa valutazione della distanza XY ottimale può essere ottenuta utilizzando le velocità e gli spessori di strato precedentemente determinati: se sono noti gli spessori e le velocità di ciascuno strato, il valore XY per ogni strato può essere calcolato direttamente, quindi applicando un procedimento iterativo è possibile determinare tali valori automaticamente e con notevole precisione.

Metodo del Ray Tracing

I programmi basati su questa metodologia partono solitamente da una prima interpretazione effettuata con uno dei metodi precedentemente descritti, quindi viene calcolato il tempo di arrivo previsto ad un geofono in base ad un modello iniziale.La complessità del calcolo aumenta in funzione del modello utilizzato. Il calcolo è eseguito in forma iterativa fino a convergenza, che nei modelli più complessi deve a volte essere forzata.

Dopo aver determinato i tempi di arrivo ai geofoni occorre correggere il modello così da far coincidere, per quanto possibile, i tempi calcolati ed i tempi osservati, quindi si procede nuovamente con il calcolo dei tempi di percorso basati sul modello corretto.


Capitolo 8 - Riferimenti bibliografici

Principali riferimenti bibliografici

· Hawkins, L. V., 1961, The reciprocal method of routine shallow seismic refraction investigations: Geophysics, 26, 806-819.

· Palmer D., 1980 - "The Generalized Reciprocal Method of Seismic Refraction Interpretation" - Society of Exploration Geophysicists

· Palmer D., 1986 - "Refraction Seismic" - Geophysical Press

· Redpath B., 1973 - "Seismic Refraction Exploration for Engineering Site Investigation" - Explosive Excavation Research Laboratory

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