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RILIEVI GEOFISICI NEL CENTRO STORICO DELLA
CITTA’ DI MESAGNE (BR)
LECCE, 05.03.2014
IL RESPONSABILE DELL’UOS DI LECCE I RESPONSABILI SCIENTIFICI
Dr Giuseppe Scardozzi Dr Giovanni Leucci
Ing. Raffaele Persico
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PREMESSA
Con riferimento all’incarico relativo alla campagna di rilievi geofisici effettuati nelle aree colpite da dissesto
nel centro storico della Città di Mesagne (BR), si riportano di seguito i risultati ottenuti.
Le indagini sono state effettuate mediante metodologie non distruttive con apparecchiature in dotazione ai
Laboratori di Geofisica Applicata ai Beni Archeologici e Monumentali dell’IBAM di Lecce.
Si sono effettuati i seguenti rilievi:
a) Rilievo elettrico tridimensionale con acquisizione non standard per evidenziare sia fenomeni di dissesto
che presenza di cavità. Sono stati misurati sia la distribuzione del parametro “resistività elettrica” che del
parametro “polarizzazione indotta”.
Per il punto a) è stato impiegato il georesistivimetro Syscal Kid con 24 canali attivi opportunamente
modificato per l’acquisizione dei dati su superfici altamente resistive.
b) Individuazione delle forme di dissesto (vuoti e/o fratture) eventualmente presenti all’interno delle
abitazioni con evidenti lesioni e cedimenti.
Per il punto b) è stato impiegato il GPR Impulsato Hi Mod (IDS) dotato di antenne da 200, 600 e 900MHz.
Le indagini geofisiche sono state effettuate in data 10, 11 e 13 Febbraio 2014, sotto il coordinamento
del Dr Giovanni Leucci e dell’Ing. Raffaele Persico (Responsabili Scientifici del Laboratorio di
Geofisica Applicata ai Beni Archeologici e Monumentali dell’Istituto per i Beni Archeologici e
Monumentali – CNR) e direzione Scientifica del Dr Giovanni Leucci e dell’Ing. Raffaele Persico. Le
indagini sul campo sono state realizzate dal Dr Giovanni Leucci (Geofisico), l’Ing. Raffaele Persico
(Igegnere), la Dott.ssa Lara De Giorgi (Scienziata dell’Ambiente), la Dott.ssa Loredana Matera
(Geologa) e L’Ing. Roberta Napoli (Ingegnere). Le elaborazioni cartografiche e la post-elaborazione
dei dati geofisici sono a cura del Dr. Giovanni Leucci con la collaborazione della Dott.ssa Lara De
Giorgi e della Dott.ssa Loredana Matera. I modelli geologici 3D e del livello freatico sono a cura
della Dott.ssa Lara De Giorgi.
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1. I metodi geofisici impiegati nelle campagne di misura a Mesagne
1.1 Metodo georadar
Il metodo georadar (conosciuto anche con il nome anglosassone Ground Penetrating Radar – GPR) è
una tecnica ad elevata risoluzione che consente di raccogliere una grande quantità di informazioni su
vaste aree nei primi metri del sottosuolo, riferibili alla presenza di corpi sepolti, cavità, strutture di
interesse archeologico, stratificazioni del sottosuolo, ecc. Un apparato radar strumentale opera
mediante la generazione di onde impulsive ad elevata frequenza (tipicamente tra 10 MHz a qualche
GHz), che vengono trasmesse nel sottosuolo mediante un’opportuna “ antenna trasmittente ” disposta
sulla superficie del terreno. Il segnale elettromagnetico si propaga nel mezzo e subisce delle
riflessioni se incontra un mezzo con discontinuità dei parametri elettromagnetici. L’onda riflessa che
torna in superficie viene registrata da una “antenna ricevente ”. Il segnale captato viene poi trasmesso
all’unità di controllo che provvede ad amplificarlo e registrarlo in formato digitale.
Misurando l’intervallo di tempo impiegato dall’impulso a radiofrequenza per
i) arrivare alla discontinuità sepolta,
ii) riflettersi,
iii) ritornare al ricevitore,
si può risalire alla posizione della struttura riflettente se è nota la velocità di propagazione.
Le modalità d’impiego del georadar sono due:
1) Monostatico, se si utilizza una sola antenna che funziona sia da trasmittente che da ricevente (Fig.
1a), ovvero essa trasmette l’impulso radar e subito dopo si pone in ricezione per captare l’energia
riflessa da un eventuale bersaglio.
2) Bistatico, se vengono adoperate due antenne distinte (una per trasmettere Tx e una per ricevere
Rx) che vengono tenute ad una distanza fissa l’una dall’altra mentre si esegue il rilievo (Fig. 1b).
UNA DIFFERENZA CONSISTE NEL FATTO CHE UTILIZZANDO IL
Figura 1- Illustrazione del sistema del sistema di acquisizione a) monostatico e b) bistatico
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La tecnica di acquisizione può inoltre essere “ in continuo ”, ovvero con il sistema di antenne è
mosso in modo continuo sulla superficie del terreno lungo un profilo ben definito, oppure “ per
punti”. Nella modalità in continuo, le antenne sono trascinate manualmente o mediante dei veicoli
con velocità costante e anche l’energia radar è trasmessa nel sottosuolo costantemente e ad un ritmo
fissato. Nella modalità per punti, una o entrambe le antenne vengono spostate ad intervalli spaziali
discreti consentendo l’acquisizione dei dati solo in determinati punti. L’acquisizione per punti (molto
più onerosa in termini di tempo) viene utilizzata solo in particolari situazioni; ad esempio quando la
presenza di asperità sul terreno rende difficoltoso il trascinamento delle antenne.
1.1.1 Le operazioni sul campo
Le indagini elettromagnetiche impulsive sono state eseguite con strumentazione georadar modello Hi
Mod prodotto dalla IDS e con l’utilizzo delle antenne da 200, 600 e 900 MHz.
La scelta della frequenza dell’antenna è strettamente legata allo scopo specifico dell’indagine. Le
ricerche indirette, basate sull’individuazione di elementi legati ad eventi di dissesto quali cavità e/o
sottoservizi, hanno come obiettivo anomalie di medie dimensioni (0.5-2.0m) poste a profondità che
possono variare da qualche decina di centimetri a qualche metro. In questo caso la configurazione
strumentale tipica, è stata costituita da: i) antenna dual band 200-600 MHz e antenna da 900MHz; -
ii) tempo di fondo scala pari a 60 ns (nanosecondi) per l’antenna da 900MHz, 80 ns per l’antenna da
600MHz e 160 ns per l’antenna da 200 MHz. Ovviamente la configurazione proposta rappresenta
uno standard e deve essere, in ogni caso, ottimizzata tramite prove di taratura preliminari all’indagine
in situ. La configurazione base è stata mantenuta costante al fine di ottenere risultati comparabili su
tutte le aree indagate. In Fig. 2(a) viene riportato il sistema GPR utilizzato nella campagna di misure
costituito da: i) un antenna dual-band 200-600 MHz munita di odometro per avere istante per istante
la posizione dell’antenna lungo il profilo di acquisizione; ii) unità di controllo, che consente la
visualizzazione, in tempo reale, del risultato grezzo e la memorizzazione dello stesso.
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Fig. 2: (a) esempio di acquisizione dati col metodo del profilo continuo; sezioni radar in rappresentazione linescan
a colori (b) e wiggle trace (c).
Il risultato è una “sezione radar” (Fig. 2b, c) in cui sull’asse delle ascisse è riportata la distanza (in
metri) percorsa dall’antenna lungo il profilo e sull’asse delle ordinate è riportato il tempo doppio di
viaggio dell’onda elettromagnetica nel sottosuolo, cioè il tempo che l’onda elettromagnetica impiega
per andare dall’antenna trasmittente alla superficie di contatto tra due mezzi con caratteristiche
elettromagnetiche distinte, essere riflessa e tornare indietro all’antenna ricevente.
1.1.2 Il metodo georadar: caratteristiche e limiti
La metodologia elettromagnetica impulsiva, comunemente conosciuta con il nome anglosassone
Ground Penetrating Radar (GPR), utilizza impulsi elettromagnetici di breve durata per l’esplorazione
del sottosuolo. Attraverso un’analisi degli impulsi riflessi da superfici di discontinuità dei parametri
elettromagnetici è possibile risalire alle strutture presenti nel sottosuolo. Tale metodo ha il vantaggio
di fornire in tempo reale una descrizione dettagliata del sottosuolo indagato. Il GPR trova ottimi
impieghi in terreni resistivi (spazi vuoti, ghiaie, sabbie sciolte, etc..), consentendo di individuare
strutture con “caratteristiche elettromagnetiche” differenti rispetto all’ambiente circostante, mentre
risulta praticamente “cieco” in terreni con alta conduttività, in cui l’assorbimento dell’energia da
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parte del materiale stesso ne limita la profondità di indagine (ad esempio in caso di strati di argilla,
falde freatiche, umidità nel sottosuolo).
I parametri fisici che influenzano la propagazione delle onde elettromagnetiche nel mezzo (in questo
nel sottosuolo) sono:
la conducibilità elettrica σ (s/m). Essa è una caratteristica del mezzo e rappresenta la sua
capacità di veicolare una corrente elettrica. Un buon conduttore è caratterizzato da alti valori di σ.
la permittività dielettrica ε. Essa rappresenta la capacità del materiale di polarizzarsi
elettricamente in risposta all’applicazione di un campo elettrico esterno. Un dielettrico perfetto è
rappresentato dallo spazio vuoto in cui σ = 0. La permittività dielettrica del vuoto è εo = 8,857 x 10-12
(Farad/m). La permittività relativa al vuoto è chiamata costante dielettrica εr = ε/εo ed è un numero
puro.
la permeabilità magnetica μ. Essa rappresenta la capacità del materiale di magnetizzarsi
per effetto di un campo magnetico esterno. La permeabilità magnetica del vuoto è μo = 4π x 10-7
(Henry/m). La permeabilità relativa al vuoto μr = μ/μo è un numero puro. Per materiali geologici μr ≈
1 e quindi è di solito un parametro poco significativo nelle indagini GPR.
La propagazione di un campo elettromagnetico in un mezzo materiale è governata dalle equazioni di
Maxwell.
L’ampiezza dell’onda elettromagnetica (EM) subisce un’attenuazione man mano che si propaga in
profondità nel sottosuolo.
La prima causa è lo smorzamento geometrico: l’ampiezza dell’onda EM diminuisce infatti
all’aumentare dalla distanza dal punto sorgente in modo proporzionale all’inverso della distanza.
La seconda causa è legata al tipo di materiale che l’onda EM attraversa, e in particolare alle sue
perdite per conducibilità e/o (caso più raro) per isteresi.
Se il mezzo attraversato dall’onda EM ha un’elevata conducibilità elettrica, l’ampiezza dell’onda EM
viene attenuata molto rapidamente. Mezzi molto conduttivi sono quelli che contengono acqua,
argilla, sali disciolti o elettroliti. Elevati valori di conducibilità si rilevano anche nei suoli agricoli
saturi di azoto e potassio o nei suoli umidi impregnati di carbonato di calcio. La costante dielettrica
varia in base alla composizione chimica, alla struttura fisica, alla quantità di umidità e alla
temperatura del campione roccioso. Tanto più la differenza di εr tra due materiali del sottosuolo è
grande, tanto più aumenta l’ampiezza delle riflessioni generate e l’ampiezza stessa è tanto più
pronunciata, quanto più la distanza tra la discontinuità e le antenne è piccola.
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Nella tabella 1 sono riportati i valori tipici della costante dielettrica relativa εr, della conducibilità
elettrica σ, della velocità v e dell’attenuazione α, osservati per diversi materiali ad una frequenza di
100 MHz:
Tabella 1 : Valori di εr, σ, ν, α per alcuni materiali
Materiale r = / 0 mS/m V(m/ns) (dB/m)
Aria 1 0 0.30 0
Acqua distillata 80 0.01 0.033 2*10-3
Acqua dolce 80 0.5 0.033 0.1
Acqua salata 80 3*104 0.01 10
3
Sabbie asciutte 3-5 0.01 0.15 0.01
Sabbie sature 20-30 0.1-1 0.06 0.03-0.3
Calcare 4-8 0.5-2 0.12 0.4-1
Argillite 5-15 1-100 0.09 1-100
Limo 5-30 1-100 0.07 1-100
Argilla 5-40 2-1000 0.06 1-300
Granito 4-6 0.01-1 0.13 0.01-1
Sale asciutto 5-6 0.01-1 0.13 0.01-1
Un’altra causa di attenuazione sono i fenomeni di riflessione e rifrazione che si verificano quando
l’onda incide su una superficie di separazione tra due mezzi con differenti proprietà
elettromagnetiche.
Riflessioni e trasmissioni possono inoltre manifestarsi in maniera pronunciata generando riflessioni
multiple o fenomeni di scattering che disperdono ancora di più l’energia radar.
Le antenne utilizzate nei sistemi radar hanno un “range di frequenze” che va da 10MHz a circa
3GHz. Esse hanno generalmente una larghezza di banda di due ottave, cioè le frequenze variano tra
1/2 e 2 volte la frequenza dominante o frequenza di centro banda f0. In realtà, anche se un’antenna
radar è identificata da una segnata frequenza di centro banda, non necessariamente l’energia che si
propaga nel sottosuolo è esattamente centrata su quella frequenza, poiché il suolo ha un effetto di
carico sull’antenna. Inoltre nel sottosuolo le alte frequenze vengono assorbite più rapidamente delle
basse e ciò provoca uno spostamento della frequenza centrale verso le basse frequenze.
L’energia radar non penetra nei metalli. Un oggetto metallico largo rispetto alla lunghezza d’onda
incidente rifletterà il 100% dell’energia radar che lo colpisce e oscurerà ogni cosa al di sotto di esso.
La scelta delle antenne da adoperare in un rilievo va fatta in base alle dimensioni geometriche degli
oggetti di interesse e della profondità a cui essi presumibilmente dovrebbero trovarsi.
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Le onde elettromagnetiche prodotte dalle antenne standard, irradiano energia radar nel terreno
secondo un cono ellittico il cui apice è al centro dell’antenna trasmittente. Il lobo di radiazione nel
sottosuolo permette così di “guardare” non solo direttamente sotto l’antenna ma anche di fronte, in
dietro e ai lati man mano che l’antenna viaggia sul terreno. Parliamo così di risoluzione orizzontale.
La stima del lobo di radiazione è importante specialmente quando si progetta la spaziatura tra le linee
di una griglia, in modo da rendere evidenti tutti i bersagli di una certa importanza nel sottosuolo, cioè
in modo tale che questi ultimi siano colpiti dall’energia radar trasmessa e che perciò possano
generare riflessioni. In generale, l’angolo del cono è definito dalla costante dielettrica relativa del
materiale attraversato dalle onde e dalla frequenza centrale di emissione dell’antenna.
Figura 3 – Cono ellittico della penetrazione GPR nel terreno
Un’equazione che può essere usata per stimare la larghezza del fascio di trasmissione a varie
profondità (il footprint) è la seguente (Leucci, 2007a):
dove A sono le dimensioni approssimate del raggio del footprint, λ è la lunghezza d’onda
dell’impulso elettromagnetico in aria, D è la profondità a cui si trova l’oggetto riflettente e r è la
costante dielettrica relativa del mezzo attraversato.
Una volta scelta la frequenza da utilizzare nell’indagine geofisica bisogna conoscere la velocità di
propagazione nel mezzo che ci consente di stimare la profondità (D) delle riflessioni: questa si può
misurare dagli stessi dati georadar. A parità di velocità, all’aumentare della frequenza aumenta il
potere risolutivo verticale e orizzontale. È anche noto però che all’aumentare della frequenza
aumenta il potere di assorbimento del mezzo e diminuisce quindi la profondità di penetrazione.
14r
DA
9
All’interfaccia aria-suolo si crea una prima rifrazione che provoca un cambiamento di direzionalità
del fascio radar; la maggiorparte dell’energia è incanalata al di sotto dell’antenna e si propaga in un
cono.
Più alta è la costante dielettrica relativa r del materiale di cui è costituito il terreno, più bassa è la
velocità dell’onda radar trasmessa, e più focalizzato è il cono di trasmissione delle onde che si
propagano nel terreno.
L’espansione del cono di energia sotto l’antenna, permette di “vedere” un bersaglio non soltanto
quando l’antenna gli passa effettivamente sopra, ma anche prima e subito dopo, generando le
classiche “iperboli” che spesso si notano nei tracciati radar.
Alcune antenne non sono schermate e irradiano in tutte le direzioni. Le antenne non schermate,
possono registrare riflessioni generate dallo stesso operatore che trascina l’apparecchiatura radar
lungo il profilo, o da alcuni oggetti vicini, come per esempio un albero o una macchina, case e linee
elettriche. Queste riflessioni rendono ovviamente più difficoltosa l’analisi dei dati, e per questo è
consigliabile prendere nota degli oggetti presenti in superficie in prossimità del profilo radar
eseguito.
Superfici sepolte, che contengono avvallamenti o creste, possono focalizzare o diffondere l’energia
radar secondo la loro orientazione rispetto all’antenna in superficie. Se per esempio una superficie ha
una convessità verso l’alto, molta dell’energia radar sarà riflessa lontano dall’antenna e non sarà
registrata alcuna riflessione significativa. Questo è il cosiddetto “scattering radar”.
Se invece la superficie sepolta ha una concavità verso l’alto, allora l’energia sarà focalizzata verso
l’antenna e sarà registrata una riflessione più intensa.
Inoltre, poiché nel vuoto non si hanno perdite per assorbimento, una discreta quantità di energia può
restare intrappolata all’interno di una cavità e l’onda può “rimbalzare” più di una volta da una parete
all’altra, generando ogni volta delle riflessioni, che sulla sezione radar sono identificate come
“riflessioni multiple”.
Molto importante è, dunque, la scelta dell’antenna da adoperare poiché è legata alla capacità di
risolvere corpi sepolti e alla profondità che si vuole raggiungere. I fattori che devono essere
considerati sono soprattutto le dimensioni e la profondità dell’oggetto che si vogliono rendere
evidenti e inoltre occorre esaminare accuratamente l’area d’indagine, allo scopo di individuare la
presenza di ostruzioni o impedimenti sulla superficie, linee elettriche, ripetitori, radio, ecc. che
possono limitare o impedire l’utilizzo di alcune antenne.
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Antenne ad alta frequenza (> 500 MHz) forniscono elevate risoluzioni spaziali, ma limitate
profondità di penetrazione, quindi sono adatte per investigare spessori modesti (in genere minori di
un metro). Al contrario, antenne a bassa frequenza consentono una penetrazione superiore, ma la
risoluzione spaziale diminuisce. La banda di frequenza, normalmente utilizzata dai sistemi GPR, va
da circa 10 MHz fino a superare 1 GHz (la profondità di penetrazione, in quest’ultimo caso, si riduce
drasticamente). Inoltre le antenne a bassa frequenza sono più lumghe, più pesanti e meno
maneggevoli rispetto alle antenne a frequenza maggiore.
Figura – 4 Riflessione dal top, dal bottom e riflessione totale da due strati separati da una distanza Δd,
corrispondenti a impulsi di diversa lunghezza d’onda (da Leucci, 2007a).
Considerando due superfici di discontinuità pressoché parallele il segnale ricevuto si relaziona
grossomodo alla riflessione dalla parte superiore e dalla parte inferiore di un oggetto sepolto.
Affinché le due riflessioni siano distinguibili è necessario che la distanza fra le superfici stesse, sia
maggiore o uguale ad una lunghezza d’onda; infatti se la distanza è minore (caso G, H e I in Fig. 4),
allora le onde riflesse risultanti dalla sommità e dal fondo dell’anomalia sepolta non saranno
riconoscibili in quanto sovrapposte l’una all’altra, mentre se è maggiore si individuano due
riflessioni distinte e l’oggetto può essere risolto (vedere le riflessioni A, B e C in Fig. 4).
Generalmente, nel caso del metodo radar, la risoluzione verticale si considera idealmente tra /4 e
/2 dove = v/f0 è la lunghezza d'onda nel terreno corrispondente alla frequenza centrale
dell'antenna (Leucci, 2007a).
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Tabella 2 - Valori della lunghezza d’onda al variare della frequenza e della velocità di propagazione dell’onda
elettromagnetica.
Freq. (MHz) P(ns) (m) a v=c (m) v=(1/3)c (m) v=(1/6)c
1 1000 300 100 50
10 100 30 10 5
30 33 10 3.3 1.65
100 10 3 1 0.5
300 3.3 10 3.3 1.65
500 2 0.6 0.2 0.1
1000 1 0.3 0.1 0.05
2000 0.5 0.15 0.05 0.025
3000 0.33 0.1 0.03 0.015
La fase più delicata dell’indagine GPR è la stima della velocità media con cui l’impulso
elettromagnetico si propaga all’interno del terreno oggetto dell’indagine. Una buona conoscenza di
questo importantissimo parametro, permette all’operatore di stabilire approssimativamente la
profondità a cui si trovano gli oggetti responsabili delle riflessioni osservate nelle sezioni radar.
Le velocità che si riscontrano nelle prospezioni GPR sono comprese tra 30 cm/ns dell’aria e circa 1
cm/ns per l’acqua salata.
Le tecniche di acquisizione dati, per le misure di velocità, sono essenzialmente due: WARR
(riflessione e rifrazione a grande angolo) e CMP o CDP (punto medio comune o punto profondo
comune). Entrambe richiedono l’utilizzo di due antenne separabili fra loro.
La tecnica di acquisizione WARR prevede che un’antenna, in genere la trasmittente, sia tenuta fissa
mentre l’altra si muove lungo il profilo scelto ad una velocità molto bassa e il più possibile costante.
Il problema delle misure di velocità, è comune per i due metodi di prospezione GPR e sismico ed
infatti il WARR si ispira concettualmente agli schemi di acquisizione dei dati sismici “common-
source” o “common-receiver” a seconda se, a rimanere fissa, sia rispettivamente l’antenna
trasmittente o la ricevente.
Nel CDP, le antenne devono essere spostate, di una uguale distanza, lungo versi opposti rispetto ad
un punto medio che resta fermo. Entrambi i metodi prevedono che il riflettore venga individuato
preliminarmente dall’analisi dei profili radar eseguiti precedentemente sul sito. La grande difficoltà
di spostare entrambe le antenne alla stessa velocità, per la registrazione in continuo, porta ad eseguire
il CDP soltanto per punti.
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Il WARR necessita di un riflettore orizzontale mentre il CDP può essere utilizzato anche con
riflettori debolmente inclinati.
Figura 5 - Tecniche radar di acquisizione per la determinazione delle stime di velocità.
Sono disponibili diversi metodi per la stima della velocità delle onde elettromagnetiche. Ognuno di
questi presenta vantaggi e svantaggi nelle applicazioni pratiche.
Metodo 1 - Localizzazione di oggetti a profondità conosciuta: Il tempo doppio di viaggio è il
tempo che occorre ad un’onda EM per percorrere il tragitto, nel terreno, dall’antenna trasmittente
fino all’oggetto e ritorno al ricevitore. Denotando la profondità dell’oggetto conosciuto con znoto e la
velocità dell’onda e.m. con v, il tempo doppio di viaggio per una configurazione monostatica
dell’antenna è dato da:
v
2zt noto
Poiché la profondità dell’oggetto è conosciuta, si può piccare il tempo doppio di viaggio da una
sezione radar e esprimere la velocità dell’onda EM usando l’ equazione sopra. L’accuratezza di
questa velocità, dipende dall’errore terr con cui conosciamo il tempo doppio di viaggio piccato.
Denotando con tpicc il tempo doppio di viaggio piccato, questo può essere espresso come una
funzione del tempo doppio di viaggio accurato e dell’errore introdotto tramite la relazione:
errpicc ttt
Per cui il range della velocità dell’onda EM stimata può essere espresso da:
errpicc
noto
tt
zv
2
oppure
errpicc
noto
errpicc
noto
tt
z2v
tt
z2
13
Più è alto l’errore sul tempo doppio di viaggio e più è alta l’imprecisione sulla velocità. Assumendo
la velocità dell’onda EM come costante nell’area vicino l’oggetto noto, la profondità di un oggetto
sconosciuto nelle vicinanze dell’oggetto noto può essere facilmente calcolata usando la velocità
ottenuta.
Metodo 2 – Riflessione da un punto sorgente: Questo è un metodo veloce per la stima della
velocità e si basa sul fenomeno che un piccolo oggetto, per esempio la sezione d’urto di un tubo,
riflette le onde radar in quasi tutte le direzioni (Fig. 6)
Figura 6 - Geometria del punto riflettore
Denotando la profondità dell’oggetto ancora con z e la distanza laterale dell’antenna monostatica
dall’oggetto con x, la lunghezza w del cammino dell’onda può essere semplicemente espressa da
)zx(4w 222
e dunque la funzione del tempo doppio di viaggio con
v
zx2
v
w)x(t
22
Denotando con t0 il tempo doppio di viaggio, sulla verticale all’oggetto, si ha
v
z2t0
l’equazione che definisce t(x) può essere riscritta come:
2
02
2
tv
x4)x(t
che è la formula per la cosiddetta “diffrazione iperbolica”.
Poiché conosciamo, dalla sezione radar, per ogni posizione x, il corrispondente tempo doppio di
viaggio t(x), la velocità può essere calcolata invertendo l’equazione sopra.
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La forma dell’iperbole è governata dalla velocità dell’onda nel terreno e dalla geometria dell’oggetto
sepolto. L’inclinazione dei suoi asintoti è una funzione solo della velocità media. Il tempo di viaggio
al suo vertice è funzione sia della profondità dell’oggetto che della velocità dell’onda nel terreno.
Se l’oggetto riflettore è più allargato e di diametro circolare, come per esempio un cilindro, il vertice
dell’iperbole rappresenta il top del cilindro, mentre la forma è identica a quella di un punto diffrattore
sepolto al centro del cilindro.
Metodo 3 – Registrazione di un semplice CDP: Il percorso di un’onda EM dal trasmettitore al
riflettore e da questo al ricevitore, può essere espresso come una funzione della distanza x tra il
trasmettitore e il ricevitore (Fig. 7) nella forma:
w2 = x
2/4 + z
2
e la funzione del tempo doppio di viaggio come
222
2 4( )
xz
wt x
v v
Denotando la distanza zero del tempo doppio (distanza nulla tra le antenne) di viaggio con t0, allora
v
z2)0x(tt0
L’equazione di t(x)) può essere riscritta come
2202
( )x
t x tv
Può essere stimata la velocità di propagazione dell’onda e.m. nel mezzo.
Figura 7 - Configurazione Trasmettitore / Ricevitore per una semplice registrazione CDP.
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1.2 Il Metodo geoelettrico
I metodi geoelettrici consentono di caratterizzare il sottosuolo dal punto di vista del parametro fisico
resistività elettrica (ρ). Il metodo geoelettrico della resistività si basa sulla circolazione di corrente
elettrica stazionaria (continua o a bassissima frequenza, affinché siano trascurabili i fenomeni di
induzione) nel sottosuolo.
I mezzi materiali, infatti, rispondono ad un flusso di corrente in maniera diversa, in base al valore che
assume il parametro fisico della resistività. Tipicamente, la resistività che i litotipi offrono alla
circolazione di corrente elettrica dipende dal contenuto d’acqua interstiziale, dalla temperatura, dal
contenuto di gas disciolti nell’acqua, dalla presenza di ioni liberi. Nella tabella 3 vengono riportati i
range di variazione di resistività nei materiali costituenti le matrici del sottosuolo più comuni.
Tabella 3. Valori di resistività dei terreni più comuni (Leucci, 2004)
La stima dei valori di resistività si realizza mediante un quadripolo elettrico costituito da due
elettrodi A e B, detti di corrente, e due elettrodi M ed N detti di potenziale. Attraverso gli elettrodi A
e B viene inviata nel sottosuolo una corrente di intensità I nota e tramite gli elettrodi M e N si misura
la differenza di potenziale V. I quattro elettrodi costituiscono, nel loro insieme, il dispositivo
elettrodico di misura, che può presentare diverse geometrie di disposizione sul terreno, ognuna
caratterizzata da un parametro K che prende il nome di “fattore geometrico”.
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La relazione che lega i parametri fisici corrente elettrica (I), differenza di potenziale ( V), resistività
elettrica (ρ) è la ben nota legge di Ohm:
ρ = K V/I.
Definendo V in volts, I in Amperes e K in metri, la resistività ρ viene espressa in Ohm m. In realtà
quella che viene calcolata è una resistività apparente (ρa) ossia è un valore di resistività dovuto ai
diversi contributi di tutto il sottosuolo che si sentiranno, in maniera più o meno forte, a seconda della
distanza dal dispositivo di misura.
Le tecniche di misura consistono in mappe, in profili di resistivita, in sondaggi elettrici verticali
(SEV) e in pseudosezioni e tomografie 2D e 3D. Le mappe vengono realizzate traslando il
dispositivo ortogonalmente alla sua lunghezza, ottenendo in tal modo informazioni sulle variazioni
areali dei valori di resistività. Per la costruzione dei profili, invece, si trasla il dispositivo
parallelamente alla sua lunghezza a partire da un punto fisso scelto come origine; questa tecnica
consente di individuare variazioni laterali di resistività. Nei SEV, infine, l’array elettrodico viene
progressivamente allargato rispetto ad un punto medio fisso, per ricavare informazioni circa
l’andamento verticale dei valori di resistività.
1.2.1 Dispositivi elettrodici
I vari metodi di prospezione elettrica, differiscono tra loro essenzialmente per la disposizione dei
quattro elettrodi sul terreno e il diverso modo di spostarli da una misura alla successiva. La scelta del
particolare metodo da impiegare in ciascun caso, sarà legata alla possibilità di mettere in massimo
risalto le variazioni di resistività dovute ai corpi che si vogliono evidenziare.
i dispositivi più usati sono il Wenner, lo Shlumberger e il Dipolo-dipolo (Fig. 8). I primi due
dispositivi sono detti lineari, perché i quattro elettrodi si trovano tutti sulla stessa linea, mentre il
terzo è, in generale, non lineare.
Il dispositivo Wenner utilizza quattro elettrodi tutti equispaziati tra loro come mostrato in figura.
Indicando con “a” la distanza tra ciascuna coppia di elettrodi contigui, il fattore geometrico sarà
k = 2πa.
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Nel dispositivo Schlumberger, che è simmetrico rispetto al suo punto centrale, i due elettrodi di
corrente esterni C1 e C2, si trovano ad una distanza molto più grande dei due elettrodi di potenziale
interni P1 e P2 (nella pratica si usa P1P2 compreso tra 1/5 e 1/25 di C1C2). Il fattore geometrico vale
in questo caso
k = π4
21
21
2/212
PP
PP
CC .
Fig. 8: Dispositivi quadripolari di misura. a) Dispositivo Wenner; b) Dispositivo Schlumberger; c) Dispositivo
dipolo-dipolo.
Il dispositivo dipolo-dipolo, come dice il suo nome, utilizza un dipolo di corrente e un dipolo di
potenziale. In questo caso, il fattore geometrico dipende dalle loro posizioni reciproche e dalle
distanze tra i dipoli. Nel caso di disposizione lineare e simmetrica, indicando con a le distanze
dipolari e con na la distanza tra i due elettrodi interni C1 e P1, k vale
k = πn(n+1)(n+2)a
Negli ultimi decenni è stata sviluppata una nuova tecnica di indagine, in cui le misure di resistività
sono fatte usando un sistema costituito da un gran numero di elettrodi. Questa tecnica, indicata con il
nome di tomografia geoelettrica, risulta particolarmente adatta per investigazioni in aree di interesse
geologico, minerario, idrogeologico, ingegneristico ed archeologico. La tomografia elettrica, può
essere bidimensionale o tridimensionale, a seconda che la zona di interesse sia una sezione piana
a)
b)
c)
C1 P1 O P2 C2
P1 C1 C2 P2 O
C1
C2
P1
P2
O 1 O 2
18
verticale del sottosuolo o un intero volume di terreno. Nel primo caso, gli elettrodi saranno disposti
sul terreno tutti allineati ed equispaziati, mentre nel secondo caso, saranno disposti sempre sulla
superficie del terreno, ma sui nodi di una griglia quadrata. In Fig. 9 sono rappresentati i due modi in
cui si possono disporre gli elettrodi.
Nel caso della multielettrodica, si lavora con una serie di elettrodi equispaziati collegati, per mezzo
di un cavo multicanale, ad uno strumento in grado di gestire l’immissione di corrente e la misura
della differenza di potenziale dai quattro elettrodi volta per volta interessati dalla misura; da qui se ne
deduce la grande innovazione nell’indagine geoelettrica apportata dalla multielettrodica: essa infatti
non solo permette di raccogliere un gran numero di dati in poco tempo e a costi contenuti , ma anche
di risolvere alcuni problemi, ad esempio quello della rappresentazione dei dati.
I vari dispositivi elettrodici, sono caratterizzati da una serie di parametri, dai quali dipenderà
l’investigazione. Sarà l’operatore a decidere, in base agli scopi dell’indagine, alle caratteristiche della
regione interessata dalla misura, al tempo a disposizione e alla quantità di memoria disponibile sul
computer, qual’ è quello più adatto alle misure, caso per caso.
Fig. 9: Disposizione degli elettrodi sul terreno per indagini geoelettriche multielettrodiche 2D (a) e 3D (b).
Strumentazione
Elettrodo
a)
b)
19
Fig. 10: Dispositivi elettrodici e corrispondenti fattori geometrici (Loke, 2001).
In Fig. 10 sono rappresentati i vari tipi di dispositivi elettrodici. Indicheremo sempre con C1 e C2 i
due elettrodi di corrente e con P1 e P2 i due elettrodi di potenziale.
1.2.2 Il Metodo dei Potenziali Spontanei
Il metodo del potenziale spontaneo (SP) è uno dei metodi elettrici, ma diversamente dagli altri è una
tecnica passiva, che non prevede l’immissione di corrente nel terreno. I’SP consiste nel misurare,
mediante una coppia di elettrodi infissi nel suolo, le differenze di potenziale tra punti della superficie
(lungo profili e/o mappe) dovute alla presenza di un campo elettrico prodotto da sorgenti naturali
distribuite nel sottosuolo. Per quanto attiene alla genesi dei PS, sono stati proposti vari meccanismi
fisico-chimici: i) potenziali di membrana o di diffusione che si originano a causa di reazioni
elettrochimiche; ii) i potenziali elettrocinetici (o di streaming potential) che devono la loro esistenza
al moto di fluidi elettrolitici sotterranei attraverso sistemi porosi a causa di un gradiente di pressione.
Il fenomeno del SP è generato, in particolare, dal flusso dell’acqua che circola nel sottosuolo, che
durante il suo cammino nei pori interconnessi porta con se cariche elettriche presenti all’interfaccia
Dipolo-Dipolo Equatoriale
Figura 1.3: Dispositivi usati più comunemente con relativo fattore geometrico
a a a
a a a
a a a
Wenner Gamma
C1 P1 C2 P2
C2 C2 P2 P2 P1 P1 C1 C1
Wenner Alpha Wenner Beta
a C1 P1
Polo-Polo
a a na C1 P2 P1 C2
a na P2 P1 C1
Dipolo-Dipolo in linea Polo-Dipolo
a na P2 P1 C1
na C2
a a na
k = 2πa k = 6πa
k = 3πa k = 2πa
k = π n ( n +1 )( n + 2 )a k = 2π n( n + 1 )a
k = 2π n aL/( L - na )
L = ( a2 + n2a2 )1/2
k = π n ( n + 1 )a
Wenner-Schlumberger
a) b)
c) d)
e) f)
g) h)
20
minerale/acqua. Il metodo dei potenziali spontanei è tra i più economici nel campo della geofisica
applicata per scopi idrogeologici (Telford et al., 1990)..
Le misure di SP vengono semplicemente, in generale, effettuate per mezzo di un multivoltmetro ad
alta impedenza collegato a due elettrodi impolarizzabili, procedendo lungo profili e/o mappe,
utilizzando il metodo del leap-frog o quello della base di riferimento (Reynolds, 2011). In questo
studio, il metodo utilizzato è stato quello della base di riferimento, in cui un elettrodo di riferimento è
stato posizionato al margine dell’area indagata. Si è utilizzata la strumentazione multielettrodica
opportunamente modificata ad alta impedenza. Di fatto tale strumentazione misura e memorizza i
potenziali spontanei.
Le anomalie di potenziale spontaneo sono anche associate con l’acqua presente nelle strutture del
sottosuolo e con il flusso di quest’ultima nel sottosuolo stesso (Fig. 11). Il flusso delle acque
sotterranee è generalmente indicato dalla presenza di valori negativi di SP (Colangelo et al., 2006).
In Fig. 11 viene schematizzato il flusso orizzontale della tavola d’acqua (da destra a sinistra), che
genera SP che aumentano linearmente in direzione del flusso. La pendenza della della linea
rappresenta una misura del gradiente idraulico (Vichabian and Dale Morgan, 2002).
Fig. 11: Schematizzazione dell’andamento dei potenziali spontanei relativa ad un flusso idrico sotterraneo.
1.2.3 Le operazioni sul campo
La strumentazione utilizzata per le misure (Syscal Kid- swich opportunamente modificato) contiene
assemblati sia il sistema di energizzante che quello ricevente (Fig. 12). Il sistema di ricezione è
costituito da un millivoltmetro digitale, atto a misurare la tensione correlata al segnale di corrente
inviato; mentre il trasmettitore, alimentato da batteria esterna, invia nel terreno un segnale di corrente
regolare. L'apparecchiatura procede ad una rimozione immediata del fattore di disturbo stazionario
21
(generato da fenomeni di polarizzazione spontanea) tramite l'inversione della polarità del flusso di
corrente continua nel sottosuolo, cioè grazie all'uso dell'onda quadra di corrente.
Fig. 12: strumentazione geoelettrica.
La scelta del dispositivo è influenzata dalla volontà di ottenere informazioni 3D. E' stato quindi
utilizzato il dispositivo dipolare assiale (dipolo-dipolo) che, tramite una particolare procedura di
campagna, consente di ottenere una griglia regolare di valori di resistività apparente nella sezione
verticale sotto un profilo di indagine. Eseguendo profili con geometria non standard, adattata
all’andamento degli edifici, avremo una griglia pseudo 3D di valori di a. Da questo set di dati si
possono quindi estrarre sia Tomografie Geoelettriche Verticali XZ (TGV) che Orizzontali XY (TGO)
a varie profondità che rendono un quadro chiaro della distribuzione di resistività nel sottosuolo.
Con la stessa strumentazione e geometria sono stati rilevati anche i potenziali spontanei
2. IL TRATTAMENTO DEI DATI GEOFISICI
2.1 Il metodo Georadar
La fase di elaborazione ed interpretazione dati è principalmente basata sull’individuazione di
riflettori, sul calcolo della loro posizione in profondità e delle loro dimensioni.
22
La presenza di colui che interpreterà i dati durante la fase di acquisizione è sicuramente consigliata
per una corretta integrazione dei risultati con i vari fattori ambientali.
Una valutazione preliminare dei risultati può essere effettuata già in fase di acquisizione favorendo le
eventuali correzioni della configurazione strumentale al fine di ottimizzare la qualità dei dati in
funzione dello scopo dell’indagine.
La fase di elaborazione è generalmente preceduta da una di filtraggio durante la quale una serie di
filtri applicata ai dati consente il miglioramento del rapporto segnale/rumore. Successivamente,
tenendo in considerazione gli scopi dell’indagine, ogni profilo viene trattato in modo da mettere in
maggior risalto le informazioni richieste.
In caso quindi di indagini finalizzate all’individuazione di target di piccole dimensioni, i dati
verranno filtrati in modo da rimuovere le riflessioni a profondità costante evidenziando
principalmente le variazioni laterali del segnale. Una volta ottenuta la sezione radar-stratigrafica
relativa ad ogni profilo, viene effettuata la sua conversione dalla scala verticale in tempo alla scala in
profondità. Quest’ultima fase richiede la stima della velocità di propagazione delle onde
elettromagnetiche che può essere effettuata utilizzando uno dei metodi sopra elencati. Nel caso in
studio è stato utilizzato il metodo denominato “riflessione da un punto sorgente”.
L’elaborazione dei dati GPR è stata molto complessa ed i passi del “processing” sono di seguito
elencati:
1) rimozione della traccia media: questo tipo di filtro permette la rimozione della banda orizzontale
visibile nelle sezioni radar, che può rappresentare riflessioni da oggetti che si mantengono a distanza
costante dall’antenna. L’algoritmo, basandosi su un semplice processo aritmetico, che somma tutte le
ampiezze delle riflessioni generate allo stesso tempo lungo il profilo e divide per il numero delle
tracce sommate, permette di rimuovere la traccia media e di esaltare, così, gli eventi non orizzontali
presenti nelle sezioni radar;
2) normalizzazione dell’ampiezza (declipping): per eliminare locali saturazioni nell’ampiezza delle
tracce. Si sceglie un fattore di scala (0.6 nel nostro caso) per il quale saranno moltiplicati tutti i valori
dell’ampiezza: una procedura di interpolazione che utilizza un polinomio di terzo ordine permetterà
la ricostruzione delle forme d’onda saturate.
3) migrazione: una tecnica che permette di eliminare distorsioni introdotte nei dati registrati. una
sezione GPR non contiene informazioni unidirezionali a causa del lobo conico di radiazione
dell’energia per cui alcune riflessioni presenti possono essere generate anche da oggetti posti
lateralmente rispetto alla posizione dell’antenna. Questo carattere multidirezionale della registrazione
23
delle riflessioni GPR si manifesta nella generazione di iperboli che possono causare seri problemi
nell’interpretazione. La migrazione risolve questo problema di immagine riportando l’energia al suo
vero punto di riflessione.
4) filtro passa basso: consente di eliminare la componente di rumore ad alta frequenza (effetto
nebbia) presente nelle sezioni radar.
La planimetria dei profili ha consentito di correlare spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti
su ciascuna sezione utilizzando l’analisi dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli
di tempo e costruendo le isosuperfici di ampiezza.
La planimetria dei profili ha consentito di correlare spazialmente, in modo 3d, le anomalie presenti
su ciascuna sezione utilizzando l’analisi dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli
di tempo (time slices) (Fig. 13).
Figura 13: schema di costruzione delle time slices; l’ampiezza visualizzata nelle time slices rappresenta la media
dei quadrati delle ampiezze degli eventi riflessi nella finestra temporale dt
Come è noto, l’ampiezza degli eventi riflessi è direttamente correlabile con il contrasto tra le
caratteristiche elettriche dei mezzi presenti nel sottosuolo, pertanto la visualizzazione
tridimensionale, per intervalli di ampiezza, della distribuzione degli eventi riflessi consente la
localizzazione spaziale delle strutture che determinano le riflessioni stesse. Ogni time slice
corrisponde ad uno strato di terreno la cui profondità ed il cui spessore dipendono, oltre che dai
valori assunti per il tempo, dalla velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel
sottosuolo.
24
Il tipo di analisi precedentemente descritto applicato alle aree in studio ha dato risultati soddisfacenti.
Sono state costruite slices di ampiezza a intervalli temporali di 5ns; ogni slice corrisponde ad uno
spessore di terreno di circa 0.17m.
Il colore blu indica debole ampiezza del segnale riflesso (sottosuolo costituito da materiale
sostanzialmente omogeneo); i colori dal celeste al rosso più intenso indicano ampiezze via via
crescenti del segnale riflesso e quindi presenza di discontinuità elettromagnetiche significative. Le
variazioni di ampiezza (quindi di colore) in una stessa slice sono indice di variazioni orizzontali nelle
caratteristiche elettromagnetiche del terreno.
2.2 Il metodo Geoelettrico
La pseudo-sezione di resistività fornisce un’immagine approssimativa ed immediata della
distribuzione di resistività lungo la sezione verticale di sottosuolo sottesa al profilo di misura; può
essere quindi considerata come un’immagine sfocata della configurazione elettrica del sottosuolo. La
tomografia geoelettrica vera e propria si ottiene mettendo a fuoco l’immagine di resistività apparente
in modo da definire meglio le geometrie dei corpi sepolti. E’ possibile risolvere questo problema
(cioe passare da una pseudo-sezione a una tomografia) applicando la tecnica d’inversione di Loke &
Barker (1996).
La tecnica è essenzialmente un’ottimizzazione del metodo dei minimi quadrati in cui un modello di
partenza viene iterativamente modificato finché la differenza tra questo e la pseudo-sezione
sperimentale risulta ridotta al minimo. L’assunto di base della tecnica per la costruzione del modello
è che nel sottosuolo ci sono tanti strati quanti sono i valori di resistività sulla curva sperimentale di
ρa. La profondità media di ogni strato e uguale alla spaziatura elettrodica utilizzata per la misura di
resistività moltiplicata per una costante il cui valore deve essere tale da ridurre al minimo la
differenza tra la curva teorica (ricavata dal modello) e la curva sperimentale. Questa costante viene
determinata utilizzando l’algoritmo del trial and error, ovvero calcolando la percentuale di scarto
root mean squared (r.m.s., radice quadrata media) tra i valori di ρa osservati ed i valori ρa calcolati
nei punti considerati. Dopo ogni iterazione la curva modello di resistività apparente viene ricalcolata
e confrontata con la curva di resistività apparente osservata. Questa procedura e ripetuta fino a
quando la differenza r.m.s. tra le due curve e ridotta al minimo. Questa tecnica e stata estesa al caso
bidimensionale da Barker (1992) e successivamente ampliata da Loke & Barker (1996); in questo
caso il modello utilizzato è ottenuto suddividendo il sottosuolo in volumetti rettangolari ad ognuno
dei quali corrisponde un valore di resistività apparente misurato in campagna. La profondità media di
25
ciascuno di questi elementi sarà funzione delle differenti spaziature elettrodiche utilizzate (Tabella
4).
Tabella 4: Profondità di investigazione dei vari dispositivi elettrodici (Loke, 2001) (L: lunghezza dello stendimento
elettrodico; a: distanza interelettrodica; z: profondità di indagine; n: numero di livelli nel sottosuolo).
Da questo modello iniziale di sottosuolo si calcola una pseudo-sezione teorica di resistività
apparente. Le differenze tra i valori di resistività apparente della pseudo-sezione teorica e della
pseudo-sezione sperimentale vengono utilizzate per ricavare delle resistività quanto più vicine alla
realtà per ognuno degli elementi del modello. L’intero processo e ripetuto iterativamente fino a
quando la differenza r.m.s. raggiunge un valore minimo fissato dall’operatore. Non sempre, però, al
più basso valore r.m.s. possibile, corrisponde il modello geologico di sottosuolo più vicino alla
realtà. A volte, infatti, si possono ottenere variazioni poco realistiche nei valori di resistività del
modello. Pertanto, l’approccio piu corretto e quello di scegliere il modello di sottosuolo
corrispondente all’iterazione dopo la quale l’errore r.m.s. non cambia significativamente.
DISPOSITIVI ELETTRODICI zmed/a zmed/L
Wenner Alfa 0,519 0,173
Wenner Beta 0,416 0,139
Wenner Gamma 0,594 0,198
Dipolo-dipolo n = 1 0,416 0,139
n = 2 0,697 0,174
n = 3 0,962 0,192
n = 4 1,22 0,203
n = 5 1,476 0,211
n = 6 1,73 0,216
Wenner-Schlumberger n = 1 0,52 0,173
n = 2 0,93 0,186
n = 3 1,32 0,189
n = 4 1,71 0,19
n = 5 2,09 0,19
n = 6 2,48 0,19
Polo-dipolo n =1 0,52
n =2 0,93
n = 3 1,32
n = 4 1,71
n = 5 2,09
n = 6 2,48
Polo-polo 0,867
26
3 RISULTATI
3.1 Modello 3D della geologia dell’area in studio
L’area presa in esame è compresa nel foglio della Carta d’Italia dell’Istituto Geografico Militare n°
203. Il centro storico del Comune di Mesagne, cittadina a sud-ovest di Brindisi è stato, notoriamente,
abitato dai Messapi sin dal VI secolo a.C. ed è poi passato attraverso le dominazioni Romana, Greco-
Bizantina, Normanna, Sveva, Francese e Spagnola che hanno lasciato tracce di grande valore storico-
artistico su cui sono evidenti gli inevitabili effetti di alterazioni antropiche. Nell’area del centro
storico, in cui oggi resta ancora traccia dell’antico impianto medievale della città, caratterizzato da
quartieri di casupole il più delle volte monovano, numerosi sono stati i ritrovamenti di interesse
archeologico: ultimo in ordine cronologico quello del 1999 riguardante alcune tombe messapiche del
V secolo a.C.
Numerose sono state anche le modifiche morfologiche consistenti in spianamenti, scavi e successivi
colmamenti detritici come testimoniato da documenti presenti negli archivi dell’ufficio tecnico del
Comune stesso; da segnalare anche la presenza a vista di cavità ipogee che verosimilmente servivano
come cantine e depositi di vario genere. La geologia del centro storico e della città di Mesagne in
generale è mostrata nella carta geologica di Fig. 14 (C.G.I., 1970). I primi metri di sottosuolo sono
costituiti da sabbie argillose giallastre debolmente cementate. La tavola d’acqua è collocata ad una
profondità media di circa 4 m dal piano di campagna. Infatti il substrato geologico, formato da sabbie
dell’Unità Post-Calabriana e che si presentano prevalentemente sciolte, è interessato da processi di
degrado nelle parti superficiali il cui effetto più significativo è l’asportazione progressiva della parte
cementante per effetto della pioggia e dell’acqua proveniente dalle perdite della rete idrica e
fognaria.
27
Fig. 14: Carta Geologica della parte sud-ovest della provincia di Brindisi (dalla Carta Geologica d’Italia, n. 203
della Mappa I.G.M. 1:100.000).
Al fine di costituire una base conoscitiva di dettaglio legata alla geologia dell’area indagata,
particolare attenzione è stata dedicata alla raccolta e catalogazione delle informazioni relative alle
stratigrafie di alcuni pozzi ubicati nel centro storico (Fig. 15). Le stratigrafie ed il livello di falda
sono relativi a dati raccolti nel 1987 gentilmente forniti dall’Ufficio Tecnico della Città di Mesagne.
28
Figura 15: Centro storico della Città di Mesagne: ubicazione dei pozzi (gentilmente fornita dall’Ufficio Tecnico).
Per la realizzazione del modello geologico – stratigrafico è stato utilizzato il software Groundwater
Modeling System (GMS) che è un ambiente grafico completo per l’esecuzione di simulazioni legate
alla modellazione dei parametri legati alla geologia ed alle acque sotterranee. L’intero sistema GMS
consiste in una interfaccia utente grafica (il programma GMS) e una serie di codici di analisi
(MODFLOW, MT3DMS, RT3D, SEAM3D, MODPATH, SEEP2D, FEMWATER, NUFT,
UTCHEM).
L’interfaccia di GMS è divisa in undici moduli, che supportano diversi tipi di dati (Triangular
Irregular Network ( TIN) Module, Borehole Module, Solid Module , 2D Mesh Module, 2D Grid
Module, 2D Scatter Point Module, 3D Mesh Module, 3D Grid Module, 3D Scatter Point Module,
Map Module, Gis Module).
In ambiente GMS è stato utilizzato il modulo denominato MODAEM, che consente l’analisi ad
elementi analitici (poligoni, linee e punti). La caratteristica più importante del modulo è che non
richiede la discretizzazione all’interno delle celle di una griglia. MODAEM è stato utilizzato per
29
ricavare informazioni legate alla profondità e spessore degli strati geologici e della falda acquifera
dell’area in esame.
Il primo passo è stato quello di inserire all’interno del software, utilizzando il “Borehole Module”
l’ubicazione dei pozzi. Oltre alle stratigrafie è stato anche considerato il livello statico della falda .
Partendo dai dati litostratigrafici associati ai pozzi dislocati nell’area di studio, opportunamente
omogeneizzati in relazione alle caratteristiche litologiche e implementati in due diversi shape files,
l’analisi statistica dei contatti tra le facies lungo la direzione verticale e l’adozione del principio
interpretativo contenuto nella legge di Walther (Jones et al., 2003, 2005) hanno consentito lo
sviluppo del modello geologico 3D (Fig. 16). Ciò è stato possibile all’interno di una routine
computazionale condizionale del software Groundwater Modeling System (http://www.scisoft-
gms.com) per quantificare tutte le informazioni disponibili e generare, previa opportuna
discretizzazione spaziale su griglia, immagini multiple alternative geologicamente plausibili, equi-
condizionate ed equiprobabili (Deutsch e Journel, 1992; Weissmann e Fogg, 1999), della
distribuzione delle facies nel sottosuolo del dominio territoriale di indagine fino ad una profondità di
circa 50m.
Più in dettaglio nella definizione del modello 3D si sono considerate le unità litologiche principali
che era possibile vincolare adeguatamente in profondità, cioè le sabbie e calcareniti organogene,
calcareniti sabbiose, le argille siltoso sabbiose, le calcareniti e calciduriti algali. I dati delle
interfacce, definite in profondità e in superficie, sono stati inseriti nel modello vettoriale digitale,
insieme al modello altimetrico, come superfici geo-referenziate, e definiscono gli orizzonti delle
unità strutturali. Questi elementi costituiscono il modello digitale vettoriale geologico. Il modello
fisico è invece definito su una griglia regolare di passo 10 m, calcolato dalla partizione litologica
definita nel modello vettoriale. Ad ogni nodo della griglia è assegnata una label che definisce la
litologia cui appartiene ed i valori delle proprietà fisiche. Il modello digitale su griglia sopra descritto
è il modello di riferimento che è stato successivamente utilizzato, sia come volume 3D sia come
sezioni 2D.
30
Figura 16: Rappresentazione 3D delle formazioni presenti nell’area in studio
Grazie al software GMS è infatti possibile osservare in tre dimensioni le complesse geometrie delle
unità stratigrafiche presenti nel sito. Con lo stesso software è inoltre possibile costruire profili
geologici lungo qualsiasi direzione e ciò ha permesso di controllare, modificare localmente e così
migliorare l’interpretazione geologica del sottosuolo (Fig. 17 e 18).
31
Figura 17: Indicazione delle sezioni stratigrafiche presenti in Fig. 18
32
Figura 18: Sezioni stratigrafiche dell’area in studio
E’ inoltre possibile visualizzare l’altezza della falda rispetto al livello del mare (Fig. 19).
33
Figura 19: Altezza della falda rispetto al livello del mare (dati del 1987) (le quote sono espresse in metri)
Date le quote del piano di calpestio (Fig. 20) è possibile ottenere la profondità della falda rispetto al
piano di calpestio stesso (Fig. 21).
34
Figura 20: Quote del piano di calpestio rispetto al livello del mare nel centro storico della Città di Mesagne (le
quote sono espresse in metri)
35
Figura 21: Profondità della falda (livello freatico) rispetto al piano di calpestio nel centro storico della Città di
Mesagne (le quote sono espresse in metri)
E’ possibile poi sovrapporre la planimetria del centro storico sul modello che descrive la profondità
della falda (Fig. 22) in modo tale da estrapolare le quote della falda rispetto al piano di calpestio
nell’area interessata dai fenomeni di dissesto (Fig. 23).
36
Figura 22: Profondità della falda (livello freatico) rispetto al piano di calpestio con sovrapposta la planimetria del
centro storico della Città di Mesagne (le profondità sono espresse in metri)
37
Figura 23: Profondità della falda (livello freatico) rispetto al piano di calpestio nell’area interessata dal dissesto
statico
Dalla Fig. 23 si evince che nell’area interessata dai fenomeni di dissesto la profondità della falda
varia tra 2.9 e 4.64m circa.
L’Ufficio Tecnico della Città di Mesagne ha poi fornito i dati relativi ai livelli freatici di 6 pozzi
posti nel centro storico. I dati sono relativi agli anni 2003 e 2014 (rilevamento di marzo 2014). Nella
tabella 5 sono riportati tali valori.
38
Tabella 5: dati relativi al livello freatico forniti dall’Ufficio Tecnico della Città di Mesagne
UBICAZIONE
LIVELLO
PIEZOMETRO
mt. p.c.
LIVELLO FREATICO
mt. p.c.
DICEMBRE 2003
LIVELLO FREATICO
mt. p.c.
MARZO 2014
P1 Via M. Capodieci n.9
7,00 Otturato 4,42
P2 Via M. Capodieci
n.27
2,40 3,20 Chiuso
P3 Via M. Capodieci
n.44
5,54 4,35 4,35
P4 Via F. Ronzini 35
7,38 5,60 5,39
P5 Via F. Ronzini 3
6,80 5,25 5,21
P6 P.tta Calderoni
7,50 4,59 4,30
Confrontando questi valori con quelli relativi al livello freatico del 1987 (Fig. 23bis) non si
riscontrano variazioni significative di quest’ultimo
39
Figura 23bis: Profondità della falda (livello freatico) rispetto al piano di calpestio con sovrapposizione dei pozzi
rilevati nel dicembre 2003 e marzo 2014 da parte dell’Ufficio Tecnico della Città di mesagne
3.2 RILIEVO ELETTRICO.
Le misure sono state eseguite con il dispositivo dipolo-dipolo: infatti, in base a quanto si legge in
letteratura, il dispositivo dipolo-dipolo riesce meglio a mettere in evidenza variazioni orizzontali di
resistività. La massima lunghezza dei profili è stata scelta in base alla massima profondità di
interesse (i primi metri dal piano di campagna) e alla probabile risoluzione richiesta. Sono stati
pertanto utilizzati 24 elettrodi con distanza interelettrodica di 2m. L’inversione dei dati è stata
realizzata mediante un processo iterativo che minimizza la differenza fra la resistività apparente
misurata e quella calcolata in base ad un modello di sottosuolo. Sono pertanto state studiate le
distribuzioni nel sottosuolo dei parametri “resistività elettrica e “potenziali spontanei”.
E’ stata utilizzata una geometria di acquisizione non standard che prevede la disposizione sul terreno
di una linea elettrica che segue il perimetro degli edifici.
40
Sono stati pertanto acquisiti 7 profili la cui ubicazione è mostrata in Fig. 24. I profili elettrici 3D
sono stati denominati ERT1, ERT2, ERT3, ERT4, ERT5, ERT6 ed ERT7 rispettivamente. In questo
modo è stata coperta un area di circa 4960m2.
41
Figura 24: Ubicazioni dei profili elettrici 3D (ERT1,…., ERT7)
Le mappe di resistività e di potenziale spontaneo sono state costruite attraverso l’utilizzo del
software ERTLab e di un apposito algoritmo implementato in ambiente Matlab dal Dr Giovanni
Leucci.
3.2.1 Profili ERT1, ERT2 ed ERT3
I profili ERT1, ERT2 ed ERT3 sono stati combinati in un unico file in modo tale da ottenere la
distribuzione dei parametri fisici resistività elettrica e potenziali spontanei al di sotto degli edifici
compresi nell’isolato tra via Eugenio Santacesaria, vico dei Destro e via Tosches. I modelli di
distribuzione dei parametri fisici resistività elettrica e potenziali spontanei a varie profondità sono
mostrati nelle Figg. 25, 26, 27 e 28.
42
Fig. 25: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 0.7 e 1m.
Dal modello di distribuzione della resistività (Fig. 25) risulta evidente la presenza di un sottosuolo
eterogeneo con valori di resistività compresi tra 50 e 500 ohm m. In particolare si nota la presenza:
1) aree (in rosso), indicate con “A”, con valori di resistività comprese tra 400 e 500 ohm m; tali
valori indicano la probabile presenza di aree in cui è localizzato un fenomeno di dissesto. I valori
relativamente bassi di resistività indicano che tali anomalie non sono da imputare alla presenza di
vuoti ma a materiali incoerenti all’interno dei quali sono presenti piccoli vuoti;
2) aree (in blu), indicate con “B”, con valori di resistività compresi tra 50 e 100 ohm m; tali
valori indicano la probabile presenza di aree in cui è localizzato un fenomeno di dissesto. I valori
bassi di resistività indicano che tali anomalie sono da imputare alla probabile presenza di materiali
incoerenti impregnati di acqua;
3) aree (in verde) con valori di resistività compresi tra 150 e 280 ohm m; tali valori indicano la
probabile presenza di un sottosuolo privo di disomogeneità.
Dal modello di distribuzione dei potenziali spontanei risulta evidente la presenza di una distribuzione
disomogenea di quest’ultimi. In particolare si notano due punti, indicati con “R” in cui si ha una
concentrazione di potenziali negativi (-10mV). In questi punti è molto probabile che ci sia un flusso
di materiali nelle direzioni indicate dalle frecce (cioè verso valori di potenziali positivi).
43
Fig. 26: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 1.2 e
1.5m.
Fig. 27: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 2.2 e
2.5m.
44
Fig. 28: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 3.7 e
4.0m.
Dai modello di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei (Fig. 26, 27 e 28) a profondità
maggiori risulta evidente l’ attenuazione del fenomeno. Il sottosuolo tende a diventare sempre più
omogeneo.
3.2.2 Profili ERT4 ed ERT5
I profili ERT4 ed ERT5 sono stati combinati in un unico file in modo tale da ottenere la distribuzione
dei parametri fisici resistività elettrica e potenziali spontanei al di sotto degli edifici compresi
nell’isolato tra vico dei Gaza, via dei Destro e P.tta Tarallo. I modelli di distribuzione dei parametri
fisici resistività elettrica e potenziali spontanei a varie profondità sono mostrati nelle Figg. 29, 30, 31
e 32.
45
Fig. 29: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 0.7 e 1m.
Dal modello di distribuzione della resistività (Fig. 29) risulta evidente la presenza di un sottosuolo
eterogeneo con valori di resistività compresi tra 45 e 500 ohm m. In particolare si nota la presenza:
1) aree (in rosso), indicate con “A”, con valori di resistività comprese tra 290 e 500 ohm m; tali
valori indicano la probabile presenza di aree in cui è localizzato un fenomeno di dissesto. I valori
relativamente bassi di resistività indicano che tali anomalie non sono da imputare alla presenza di
cavità ma a materiale degradato con all’interno piccoli spazi vuoti.
2) aree (in verde) con valori di resistività compresi tra 130 e 200 ohm m; tali valori indicano la
probabile presenza di un sottosuolo privo di disomogeneità.
Dal modello di distribuzione dei potenziali spontanei risulta evidente la presenza di una distribuzione
disomogenea di quest’ultimi. In particolare si notano due punti, indicati con “R” in cui si ha una
concentrazione di potenziali negativi (-4.5mV). In questi punti è molto probabile che ci sia un flusso
di materiali nelle direzioni indicate dalle frecce (cioè verso valori di potenziali positivi).
46
Fig. 30: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 1.2 e
1.5m.
Fig. 31: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 2.7 e
3.0m.
47
Fig. 32: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 3.7 e
4.0m.
Dai modelli di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei (Fig. 30, 31 e 32) a profondità
maggiori risulta evidente l’ attenuazione del fenomeno. Il sottosuolo tende a diventare sempre più
omogeneo. Le variazioni nei valori di potenziali spontanei sono legate al normale flusso delle acque
di falda che in quei punti raggiunge una profondità compresa tra 3.47 e 4.64m.
3.2.3 Profilo ERT6
Il profilo ERT6 è stato acquisito in data 13-02-2014 due giorni dopo rispetto all’acquisizione dei
profili ERT1,…, ERT5. La geometria di acquisizione è tale da ottenere la distribuzione dei parametri
fisici resistività elettrica e potenziali spontanei al di sotto degli edifici compresi nell’isolato tra vico
via Eugenio Santacesaria, P.zza Criscuolo e corte Spada. I modelli di distribuzione dei parametri
fisici resistività elettrica e potenziali spontanei a varie profondità sono mostrati nelle Figg. 33, 34, 35
e 36.
48
Fig. 33: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 0.7 e 1m.
Dal modello di distribuzione della resistività (Fig. 33) risulta evidente la presenza di un sottosuolo
eterogeneo con valori di resistività compresi tra 100 e 500 ohm m. In particolare si nota la presenza:
1) aree (in rosso), indicate con “A”, con valori di resistività comprese tra 340 e 500 ohm m; tali
valori indicano la probabile presenza di aree in cui è localizzato un fenomeno di dissesto. I valori
relativamente bassi di resistività indicano che tali anomalie non sono da imputare alla non sono da
imputare alla presenza di cavità ma a materiale degradato con all’interno piccoli spazi vuoti.
2) aree (in verde) con valori di resistività compresi tra 150 e 270 ohm m; tali valori indicano la
probabile presenza di un sottosuolo privo di disomogeneità.
Dal modello di distribuzione dei potenziali spontanei risulta evidente la presenza di una distribuzione
disomogenea di quest’ultimi. In particolare si nota un punto, indicato con “R” in cui si ha una
concentrazione di potenziali negativi (-8.5mV). In questi punti è molto probabile che ci sia un flusso
di materiali nelle direzioni indicate dalle frecce (cioè verso valori di potenziali positivi).
49
Fig. 34: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 1.2 e
1.5m.
Fig. 35: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 2.7 e
3.0m.
50
Fig. 36: Modello 3D di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei a profondità comprese tra 3.7 e
4.0m.
Dai modelli di distribuzione della resistività e dei potenziali spontanei (Fig. 34, 35 e 36) a profondità
maggiori risulta evidente l’attenuazione del fenomeno ovvero il sottosuolo tende a diventare sempre
più omogeneo. Le variazioni nei valori di potenziali spontanei sono legate al normale flusso delle
acque di falda che in quei punti raggiunge una profondità compresa tra 2.0 e 2.9m circa.
3.3 RILIEVI GEORADAR
3.3.1 Misure elettromagnetiche impulsive (GPR)
Sono stati eseguiti alcuni rilievi geofisici allo scopo di effettuare una modellizzazione dei primi metri
del sottosuolo, indagare sulla presenza dei dissesti e di eventuali cavità. Sono state pertanto eseguite
indagini di tipo elettromagnetico impulsivo (georadar).
Nella prima fase le misure elettromagnetiche impulsive sono state eseguite nelle aree esterne alle
abitazioni, mentre nella seconda fase le indagini si sono concentrate, così come richiesto dalla
committenza, all’interno delle abitazioni (Figg. 37 e 38).
51
Fig. 36: Ubicazione dei siti indagati
52
cartella H10CLAC
pavimento
crollato
passo 20 cm
PIAZZA DEI TARALLO
VICO DEI DESTRO
VIA
DE
I DE
ST
RO
cam
ino
23
45
6
carte
lla d
ede
s D
10
N.B
. pro
f.1 c
ancella
to
7
8
910
1112
13
14
15
16
17
18
carte
lla d
ede
s D
10 A
A
carte
lla d
ede
s D
10 A
B
123456789
pozzo
esis
tente
passo
40 c
m
passo
40 c
m
passo
33 c
m
1
2
carte
lla L
11-0
2 A
A
passo
25 c
m
34
5 6 7 8 9 0 d
ista
35
cm
dal m
uro
0 d
ista
37
,5 c
m d
al m
uro
10
12
34
56
78
910
111213
14
2
1
2
3
4
5
6
7
chiu
sin
oto
mb
ino
a 9
.90 m
p
rofilo
rad
ar
7
8
chiu
sin
oto
mb
ino
a 1
1.5
0 m
p
rofilo
rad
ar
1
911
5
1
2
3pavimento
crollato
pavimento
crollatobancone
PIAZZA CRIUSCOLO
Fig. 37: Ubicazione dei profili GPR
Il rilievo georadar consta di N. 174 profili per uno sviluppo complessivo di circa 964 m.
Tutti i profili sono stati acquisiti con 512 campioni/traccia; gli altri parametri di acquisizione sono
stati ottimizzati in loco e tenuti costanti per tutti i profili di ciascun rilievo.
La qualità dei dati di campagna è risultata discreta grazie a una serie di accorgimenti adottati nella
fase di acquisizione.
Tuttavia per tentare di eliminare una componente di rumore, comunque presente nei dati, e
consentire la semplice interpretazione dei dati stessi è stata realizzata un elaborazione i cui passi sono
elencati nel paragrafo 2.1.
53
3.3.2 P.zza Tarallo
L’ubicazione dei profili è riportata in Fig. 38
PIAZZA DEI TARALLO
23
45
67
89
1011
1213
14
Fig. 38: Piazzetta Tarallo: Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in piazzetta Tarallo l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz ha
messo in evidenza (Fig. 39):
54
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni (di forma iperbolica) del segnale elettromagnetico legate alla probabile
presenza di sottoservizi (S).
Fig. 39: Piazzetta Tarallo: Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 40) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
55
Fig. 40: Piazzetta Tarallo: Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
56
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.5m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
Il tipo di analisi ampiamente descritta nel paragrafo 2.1 applicata all’area in studio ha dato risultati
soddisfacenti. Sono state costruite slice di ampiezza a intervalli temporali di 5ns; ogni slice
corrisponde ad uno spessore di terreno di circa 0.17m.
Il colore blu indica debole ampiezza del segnale riflesso (sottosuolo costituito da materiale
sostanzialmente omogeneo); i colori dal celeste chiaro al rosso più intenso indicano variazioni di
ampiezze del segnale riflesso e quindi presenza di discontinuità elettromagnetiche significative. Le
variazioni di ampiezza (quindi di colore) in una stessa slice sono indice di variazioni orizzontali nelle
caratteristiche elettromagnetiche del terreno.
In Fig. 41 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.6 e 1.5m di
profondità sovrapposte alla planimetria della piazza.
Fig. 41: Piazzetta Tarallo: Time slices
57
In modo particolare nelle slices a 0.61-0.78m di profondità si evidenziano anomalie (indicate da S
con la linea nera tratteggiata) legate alla probabile presenza di sottoservizi. Nelle slices a 0.86-1.53m
di profondità si evidenziano anomalie (indicate da A con la linea nera tratteggiata) legate alla
probabile presenza di strutture di interesse archeologico.
Il cerchietto nero tratteggiato presente nelle slices 0.61-0.78m e 0.86-1.03m di profondità indica la
probabile presenza di piccoli vuoti. Dal momento che questo si verifica nei pressi dell’anomalia
interpretata come probabile sottoservizio, è probabile la presenza di una piccola perdita in quel
punto.
La determinazione del contenuto d’acqua nei primi metri del sottosuolo, attraverso le prospezioni
GPR, si basa sulla misura della velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel sottosuolo
stesso, a sua volta legata alla permettività dielettrica relativa (K); data la notevole differenza tra la
permettività dielettrica dell’acqua (Ka = 81) e quella della maggior parte dei materiali geologici
(compresa tra 4 e 10), una piccola quantità di acqua provoca significative variazioni della
permettività dielettrica del mezzo e quindi della velocità di propagazione delle onde
elettromagnetiche nel mezzo stesso. Per bassi valori di conducibilità e nel campo di frequenze
utilizzate la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel sottosuolo è legata a K dalla
relazione semplificata
v=c/(K)1/2
(1)
dove c è la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto (c=0.30 m/ns). La
permettività K può essere quindi direttamente determinata dalla velocità v (K=c2/v
2). La correlazione
tra il valore di velocità e il contenuto volumetrico d’acqua nel sottosuolo è calcolata attraverso una
serie di modelli semiempirici. Uno dei più usati è il modello proposto da Topp et al. (1980),
applicabile in caso di mezzi omogenei parzialmente saturi; esso consente di correlare il valore di
permettività dielettrica relativa con il contenuto volumetrico in acqua (w) per mezzo di una semplice
equazione polinomiale
w = -5.3 10-2
+ 2.9 10-2
K –5.5 10-4
K2 + 4.3 10
-6 K
3 (2)
Sebbene non rigorosamente valida in un contesto urbano, l’assunzione di sottosuolo omogeneo può
essere ritenuta accettabile ai fini di una stima qualitativa del contenuto volumetrico in acqua (Du et
al., 1994; Greaves et al., 1996; Leucci et al., 2002).
La presenza di disomogeneità, come ciottoli e tubazioni di dimensioni piccole rispetto alla lunghezza
d’onda del segnale radar nel sottosuolo, fa sì che questi oggetti si comportino come riflettori
puntiformi (diffrattori) e causa la presenza di numerose iperboli di diffrazione sulle sezioni radar.
58
Mediante adattamento delle diffrazioni presenti sulle sezioni con iperboli di velocità nota si può
ottenere una stima della velocità (quadratica media) relativa alla porzione di sottosuolo sovrastante il
corrispondente diffrattore. Potendosi applicare sulle usuali sezioni (monostatiche), il metodo delle
iperboli di diffrazione è più speditivo di altri metodi per la stima delle velocità delle onde
elettromagnetiche, quali WARR (Wide Angle Reflection and Refraction) e CDP (Common Depth
Point), che necessitano di acquisizioni apposite mediante una coppia di antenne separabili. Inoltre, in
caso di abbondante presenza di diffrazioni, come nella situazione in esame, esso consente un
campionamento del campo di velocità nell’area di studio in modo più denso e di gran lunga più
agevole che non con i metodi precedentemente citati.
L’applicazione di questo metodo ha permesso una stima della velocità (variabile tra circa 0.05 m/ns e
circa 0.1 m/ns) fino ad una profondità di 50 ns circa. L’analisi 3D di velocità è stata effettuata con
l’utilizzo di un algoritmo che consente l’interpolazione dei valori puntuali di velocità stimati con le
iperboli di diffrazione. Questo tipo di analisi eseguita sulla sezione radar acquisite in piazzetta
Tarallo ha dato i risultati mostrati in Fig. 42.
Fig. 42: Piazzetta Tarallo: Time slice relativa al contenuto volumetrico in acqua w
In questa slice si notano significative variazioni di w: l’area di colore rosso, in cui sono stati misurati
bassi valori di velocità, è probabilmente caratterizzata da un alto contenuto volumetrico in acqua,
stimabile mediante la relazione (2) pari a circa il 37%; l’area di colore giallo ocra è quella con
59
contenuto volumetrico d’acqua pari a circa il 30%; l’area verde a più alta velocità e quindi
presumibilmente a più basso contenuto volumetrico d’acqua (20 % circa). In sintesi è importante
notare che le zone ad alto contenuto d’acqua sono localizzate nelle immediate vicinanze di quelle
anomalie che sono state interpretate come probabili sottoservizi.
3.3.3 Abitazione di P.zza Tarallo n. 7
L’abitazione di piazzetta Tarallo n. 7 è stata identificata come A 10/2. L’ubicazione dei profili è
riportata in Fig. 43
PIAZZA DEI TARALLO
1
2
3
4
5
6
7
Fig. 43: Piazzetta Tarallo 7 (A/10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in piazzetta Tarallo 7 l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz ha
messo in evidenza (Fig. 44):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di piccoli vuoti
(C).
60
Fig. 44: Piazzetta Tarallo 7 (A 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 45) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
61
Fig. 45: Piazzetta Tarallo, 7 (A 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.5m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 46 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.1 e 1.5m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
62
Fig. 46: Piazzetta Tarallo 7 (A 10/2): Time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti cumuli di materiale incoerente con piccoli
vuoti.
3.3.4 Abitazione di Via dei Destro (B 10-2)
L’abitazione di via dei Destro è stata identificata come B 10/2. L’ubicazione dei profili è riportata in
Fig. 47
63
Fig. 47: via dei Destro (B/10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via dei Destro (B 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz
ha messo in evidenza (Fig. 48):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un pozzo (P).
64
Fig. 48: via dei Destro (B 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 49) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
65
Fig. 49: via dei Destro (B 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 50 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.5 e 1.1m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
66
Fig. 50: via dei Destro (B 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti un pozzo (P) e successivamente a
profondità più elevate cumuli di materiale incoerente con piccoli vuoti.
3.3.5 Abitazione di Via dei Destro (C 10-2)
L’abitazione di via dei Destro è stata identificata come C 10/2. L’ubicazione dei profili è riportata in
Fig. 51
67
Fig. 51: via dei Destro (C/10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via dei Destro (C 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz
ha messo in evidenza (Fig. 52 e 53):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un pozzo (P)
nel vano 1;
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un vuoto (C)
nel vano 2;
68
Fig. 52: via dei Destro (C 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz nel
vano 1
69
Fig. 53: via dei Destro (C 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz nel
vano 2
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 54 e 55) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
70
Fig. 54: via dei Destro (C 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz nel
vano 1
71
Fig. 55: via dei Destro (C 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz nel
vano 2
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 56 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.5 e 2.5m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
72
Fig. 56: via dei Destro (C 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti un pozzo (P), un probabile vuoto (C) con
probabile presenza di materiale incoerente e successivamente a profondità più elevate cumuli di
materiale incoerente con piccoli vuoti.
3.3.6 Abitazione di Via Santacesaria n 13 (G 10-2)
L’abitazione di via Santacesaria n. 13 è stata identificata come G 10/2. L’ubicazione dei profili è
riportata in Fig. 57
73
Fig. 57: via Santacesaria n 13 (G 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via Santacesario 13 (G 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da
600MHz ha messo in evidenza (Fig. 58):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un area di
riempimento (R);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di materiale
incoerente (I);
74
Fig. 58: via Santacesaria n 13 (G 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da
600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 59) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
75
Fig. 59: via Santacesaria n 13 (G 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da
200MHz
3.3.7 Abitazione di Via Santacesaria 14 (F 10-2)
L’abitazione di via Santacesaria 14 è stata identificata come F 10/2. L’ubicazione dei profili è
riportata in Fig. 60
76
bancone
Fig. 60: via Santacesaria 14 (F 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via Santacesaria 14 (F 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da
600MHz ha messo in evidenza (Fig. 61):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un vuoto che è
localizzato nei primi tre profili (C).
77
Fig. 61: via Santacesaria 14 (F 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 62) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
78
Fig. 62: via Santacesaria 14 (F 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 63 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.1 e 2.0m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
79
Fig. 63: via Santacesaria 14 (F 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti un vuoto (C) con probabile presenza di
materiale incoerente e successivamente a profondità più elevate cumuli di materiale incoerente con
piccoli vuoti.
3.3.8 Abitazione di Via Santacesaria (H 10-2)
L’abitazione di via Santacesaria è stata identificata come H 10/2. L’ubicazione dei profili è riportata
in Fig. 64
80
cartella H10CLAC
pavimento
crollato
passo 20 cm
1
Fig. 64: via Santacesaria (H 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via Santacesaria (H 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da
600MHz ha messo in evidenza (Fig. 65):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla presenza di un vuoto che è visibile
dal crollo della pavimentazione (C).
81
Fig. 65: via Santacesaria (H 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 66) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
Fig. 66: via Santacesaria (H 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
82
Per i profili acquisiti in via Santacesaria (H 10/2) nella parte interna l’analisi dei dati acquisiti con
l’antenna da 900MHz ha messo in evidenza (Fig. 67):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 40ns circa (corrispondente a circa 1.4m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla presenza di materiali incoerenti e di
riempimento.
Fig. 67: via Santacesaria (H 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 900MHz
Per i profili acquisiti in via Santacesaria (H 10/2) nella parte interna l’analisi dei dati acquisiti con
l’antenna da 600MHz ha messo in evidenza (Fig. 68):
83
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla presenza di materiali incoerenti e di
riempimento e di un pozzo.
Fig. 68: via Santacesaria (H 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 69 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.3 e 1.5m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
84
Fig. 69: via Santacesaria (H 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti un vuoto (C) con riempimento materiale
incoerente, un pozzo (P) e successivamente a profondità più elevate cumuli di materiale incoerente
con piccoli vuoti (I).
85
3.3.9 Abitazione di vico dei Gaza (E 10-2)
L’abitazione di vico dei Gaza è stata identificata come E 10/2. L’ubicazione dei profili è riportata in
Fig. 70
Fig. 70: vico dei Gaza (E 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in vico dei Gaza (E 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz
ha messo in evidenza (Fig. 71):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un vuoto (C);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un pozzo (P).
86
Fig. 71: vico dei Gaza (E 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 72) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
87
Fig. 72: vico dei Gaza (E 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 73 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.2 e 1.5m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
88
Fig. 73: vico dei Gaza (E 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti un vuoto (C) con riempimento materiale
incoerente ed un pozzo (P).
89
3.3.10 Abitazione di via dei Destro (D 10-2)
L’abitazione di via dei Destro è stata identificata come D 10/2. L’ubicazione dei profili è riportata in
Fig. 74
VIA
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passo 4
0 c
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3 c
m
Fig. 74: via dei destro (D 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via dei Destro (D 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz
ha messo in evidenza (Fig. 75):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un vuoto (C);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di un pozzo (P).
90
Fig. 75: via dei Destro (D 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 76) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
91
Fig. 76: via dei Destro (D 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 77 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.5 e 2.1m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
92
Fig. 77: via dei Destro (D 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti dei piccoli vuoti (C) con riempimento
materiale incoerente. Inoltre si segnala la presenza di un probabile pozzo (P).
93
3.3.11 Abitazione di via dei Destro (D 10-2 bis)
L’abitazione di via dei Destro è stata identificata come D 10/2bis. L’ubicazione dei profili è riportata
in Fig. 78
Fig. 78: via dei destro (D 10/2bis): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via dei Destro (D 10/2bis) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da
600MHz ha messo in evidenza (Fig. 79):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di piccoli vuoti
(C);
94
Fig. 79: via dei Destro (D 10/2bis): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 80) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
Fig. 80: via dei Destro (D 10/2bis): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
95
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 81 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.2 e 1.4m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
Fig. 81: via dei Destro (D 10/2bis): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti dei piccoli vuoti (C).
96
3.3.12 Abitazione di via Tosches (L 10-2)
L’abitazione di via Tosches è stata identificata come L 10/2. L’ubicazione dei profili è riportata in
Fig. 82
Fig. 82: via Tosches (L 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via Tosches (L 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz ha
messo in evidenza (Fig. 83):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di piccoli vuoti
(C);
97
Fig. 83: via Tosches (L 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 84) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
Fig. 84: via Tosches (L 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 85 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.2 e 1.4m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
98
Fig. 85: via Tosches (L 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti dei piccoli vuoti (C). Si evidenziano
inoltre strutture di probabile interesse archeologico (A) indicate dalle linee nere tratteggiate.
99
3.3.13 Abitazione di via dei Destro 22 (L 11-2)
L’abitazione di via dei Destro 22 è stata identificata come L 11/2. L’ubicazione dei profili è riportata
in Fig. 86
Fig. 86: via dei Destro 22 (L 11/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via dei Destro 22 (L 11/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da
600MHz ha messo in evidenza (Fig. 87):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di riempimenti.
100
Fig. 87: via dei Destro 22 (L 11/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz (Fig. 88) non evidenziano anomalie diverse rispetto ai
profili acquisiti con l’antenna da 600MHz.
Fig. 88: via dei Destro 22 (L 11/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 200MHz
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 89 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.8 e 1.3m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
101
Fig. 89: via dei Destro 22 (L 11/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti dei piccoli vuoti.
102
3.3.14 Abitazione di via dei Destro (C1 10-2)
L’abitazione di via dei Destro è stata identificata come C1 10/2. L’ubicazione dei profili è riportata
in Fig. 90
Fig. 90: via dei Destro (C1 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via dei Destro (C1 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz
ha messo in evidenza (Fig. 91):
una buona penetrazione del segnale che arriva fino a 60ns circa (corrispondente a circa 2.1m di
profondità considerando una velocità media di propagazione delle onde elettromagnetiche pari a
circa 0.07m/ns);
alcune riflessioni del segnale elettromagnetico legate alla probabile presenza di aree
rimaneggiate e di piccoli vuoti (C).
103
Fig. 91: via dei Destro (C1 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz non evidenziano anomalie diverse rispetto ai profili
acquisiti con l’antenna da 600MHz.
La planimetria dei profili, acquisiti a 0.3m di distanza l’uno dall’altro, ha consentito di correlare
spazialmente, in modo 3D, le anomalie presenti su ciascuna sezione utilizzando l’analisi
dell’ampiezza degli eventi riflessi entro assegnati intervalli di tempo (time slices).
In Fig. 92 sono riportate le slices di ampiezza relative alla profondità compresa tra 0.2 e 1.7m di
profondità sovrapposte alla planimetria.
104
Fig. 92: via dei Destro (C1 10/2): time slices
In modo particolare nelle slices si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile
presenza di criticità. In tali zone potrebbero essere presenti dei piccoli vuoti.
105
3.3.15 Abitazione di via dei Destro 17-19 (B 10-2)
L’abitazione di via dei Destro n 17 – 19 è stata identificata come B 10/2. L’ubicazione dei profili è
riportata in Fig. 93
Fig. 93: via dei Destro (B 10/2): Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti in via dei Destro (B 10/2) l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz
ha messo in evidenza (Fig. 94) un sottosuolo abbastanza omogeneo.
106
Fig. 94: via dei Destro (B 10/2): Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
3.3.16 Abitazione di via Santacesaria n 32 e 40
In Corrispondenza dei numeri 32 e 40 di via Eugenio Santacesaria sono stati acquisiti alcuni profili
georadar la cui ubicazione è mostrata in Fig. 95.
Fig. 95: via Santacesaria: Ubicazione dei profili GPR
107
Per i profili acquisiti in via Santacesaria l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz ha
messo in evidenza (Fig. 96) la presenza di un piccolo fenomeno di dissesto in corrispondenza della
cavità indicata con “C” in Fig. 96. Tale cavità si è probabilmente riempita con materiali incoerenti
(data la debole ampiezza della riflessione).
Fig. 96: via Santacesaria: Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
Dal Confronto dei dati acquisiti dal Dr Gianfreda in data 24 gennaio 2014 e i dati acquisiti dal CNR
IBAM in data 13 febbraio 2014 (Fig. 97) non si evincono grandi differenze. In tali dati è evidente la
presenza di un sottoservizio (linea gialla tratteggiata) che nei punti indicati dalla freccia rossa tende
ad essere meno visibile. Questo può essere dovuto ad un aumento del contenuto volumetrico in
acqua.
108
Fig. 97: via Santacesaria: confronto tra sezioni radar acquisite in tempi diversi
109
3.3.17 Biblioteca
L’ubicazione dei profili acquisiti in biblioteca è riportata in Fig. 98 ch
iusin
oto
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o
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p
rofilo
radar
7
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radar
PIAZZA CRIUSCOLO
Fig. 98: Biblioteca: Ubicazione dei profili GPR
Per i profili acquisiti nella biblioteca l’analisi dei dati acquisiti con l’antenna da 600MHz ha messo in
evidenza (Fig. 99) la presenza di un sottosuolo abbastanza omogeneo ed una stanza conosciuta
(indicata dal riquadro giallo tratteggiato).
110
Fig. 99: Biblioteca: Sezioni radar elaborate relative ai profili acquisiti con l’antenna da 600MHz
111
I profili acquisiti con l’antenna 200MHz non evidenziano anomalie diverse rispetto ai profili
acquisiti con l’antenna da 600MHz.
Conclusioni
Nell’ambito della salvaguardia dei beni archeologici, dell’ambiente e del territorio giocano un ruolo molto
importante i metodi d’indagine geofisica non invasivi del sottosuolo nei primissimi metri. Pensiamo alla
possibilità di individuare, in modo veloce ed accurato, i lineamenti di corpi sepolti d’interesse archeologico o
zone a rischio idrogeologico anche in aree urbane.
Il lavoro che è stato realizzato dimostra ancora una volta l’ampio campo di applicabilità delle metodologie
geofisiche. Il rilievo è stato eseguito nel centro storico della Città di Mesagne (BR) allo scopo di indagare su
una problematica di tipo idrogeologico e mettere in evidenza i possibili fenomeni di dissesto e le cause.
Il centro storico della Città di Mesagne è stato, notoriamente, abitato dai Messapi sin dal VI secolo a.C. ed è
poi passato attraverso le dominazioni Romana, Greco-Bizantina, Normanna, Sveva, Francese e Spagnola che
hanno lasciato tracce di grande valore storico-artistico su cui sono evidenti gli inevitabili effetti di alterazioni
antropiche. Nell’area del centro storico, in cui oggi resta ancora traccia dell’antico impianto medievale della
città, caratterizzato da quartieri di casupole il più delle volte monovano, numerosi sono stati i ritrovamenti di
interesse archeologico: ultimo in ordine cronologico quello del 1999 riguardante alcune tombe messapiche del
V secolo a.C. Numerose sono state anche le modifiche morfologiche consistenti in spianamenti, scavi e
successivi colmamenti detritici come testimoniato da documenti presenti negli archivi dell’ufficio tecnico del
Comune stesso e forniti da quest’ultimo nel 1999 in occasione delle indagini geofisiche svolte dal Dr Leucci.
Da segnalare anche la presenza a vista di cavità ipogee che verosimilmente servivano come cantine e depositi
di vario genere. La geologia del centro storico e della città di Mesagne in generale mostra nei primi metri di
sottosuolo sono costituiti da sabbie argillose giallastre debolmente cementate. La tavola d’acqua è collocata ad
una profondità media di circa 4 m dal piano di
campagna. Il substrato geologico, formato da sabbie dell’Unità Post-Calabriana che si presentano
prevalentemente sciolte, è interessato da processi di degrado nelle parti superficiali il cui effetto più
significativo è l’asportazione progressiva della parte cementante per il probabile effetto della pioggia e
dell’acqua proveniente dalle perdite della rete idrica e fognaria.
Dai dati forniti dall’Ufficio Tecnico e relativi ai livelli freatici degli anni 1987, 2003 e 2014 non risultano
significative variazioni dello stesso.
Dai risultati del rilievo elettrico 3D si evince la presenza di un sottosuolo fortemente disturbato ed una fase di
assestamento ancora in atto. In alcuni punti è evidente il movimento anomalo dei flussi idrici sotterranei.
112
Il rilievo elettromagnetico impulsivo (georadar) conferma i risultati del rilievo elettrico e consente di
visualizzare meglio la situazione al di sotto delle abitazioni interessate dal dissesto.
In Fig 100 è riportata la planimetria dell’area indagata con ubicazione dei risultati del rilievo georadar.
Fig. 100: Planimetria con ubicazione dei risultati del rilievo georadar
Si evidenziano anomalie (quelle di colore rosso) legate alla probabile presenza di criticità. In tali
zone potrebbero essere presenti dei piccoli vuoti. E’ da sottolineare come in molte abitazioni si sia
riscontrata la presenza di pozzi e/o cisterne alcuni dei quali sono parzialmente riempiti da materiali
detritici.
113
Alla luce dei risultati ottenuti si evince che i fenomeni di dissesto potrebbero essere causati da (dal
momento che da dati forniti dall’Ufficio Tecnico della Città di Mesagne non risultano significative
variazioni del livello freatico di falda):
1. perdite del sistema idrico e fognario; i liquidi che fluiscono in aree non anche
immediatamente adiacenti alla costruzione possono saturare il terreno di fondazione e ridurre
la sua resistenza meccanica.
L’infiltrazione di acqua superficiale incontrollata, anche in piccole quantità, può aumentare le
qualità plastiche del materiale base di fondazione, abbassandone la capacità portante Leucci,
et al., 2002; Leucci, 2005; Leucci, 2007b; Cataldo et al, 2014);
2. situazione incontrollata dai numerosi pozzi (di fatto non risulta alcun controllo effettuato in
tali pozzi);
3. acqua piovana che si infiltra nel sottosuolo.
Inoltre si consiglia di verificare, attraverso sondaggi diretti, la presenza di eventuali perdite della rete
idrica nelle aree segnalate in questa relazione.
Si propone uno studio approfondito allargato a tutto il centro storico che consenta di realizzare una
carta del rischio dissesti in base alla realizzazione di:
1) Carta 3D di circolazione idrica sotterranea;
2) Carta geologica 3D di dettaglio
3) Rilievi vibrometrici
4) Rilievi geofisici
5) Mappatura dei sottoservizi e individuazione dei punti di perdita
IL RESPONSABILE DELL’UOS DI LECCE I RESPONSABILI SCIENTIFICI
Dr Giuseppe Scardozzi Dr Giovanni Leucci
Ing. Raffaele Persico
114
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