RAPPORTO INDAGINI GEOFISICHE

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1 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni Corso Piave, Gualdo Tadino PG Tel.Fax Emali [email protected] RAPPORTO INDAGINI GEOFISICHE * * * * * PROFILI A RIFRAZIONE in onde P PROFILI MASW e REMI ACQUISIZIONI HVSR PIANO ATTUATIVO DI INIZIATIVA PUBBLICA POLO SPORTIVO DI GAIFANA Comune di Nocera Umbra (PG) Marzo 2014 Il responsabile delle indagini Dott. Geol. Sandro Zeni Tel./fax [email protected] Pag. 1

2 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG RAPPORTO INTERPRETATIVO PROFILI A RIFRAZIONI onde P PROFILI MASW- REMI e ACQUISIZIONI HVSR Frazione Gaifana, comune di Nocera Umbra (PG) PREMESSA In data 10/03/2014, su incarico del comune di Nocera Umbra, si sono eseguiti profili sismici a rifrazione, profili in tecnica MASW e REMI ed acquisizioni HVSR, al fine di valutare le caratteristiche dei sismo strati rilevati e l andamento della velocità delle onde di taglio Vs in funzione della profondità. Tali indagini geofisiche sono state commissione a corredo del P.A. di iniziativa pubblica del Polo Sportivo di Gaifana. UBICAZIONE INDAGINI L area è ubicata in Frazione Gaifana ed individuata al NCT al Foglio n.18 Particelle nn /r-1114 del comune di Nocera Umbra (PG). STRUMENTAZIONE E ARRAY SISMICO L analisi delle onde superficiali è stata effettuata utilizzando la strumentazione classica per la prospezione sismica a rifrazione disposta sul terreno secondo un array lineare da 24 geofoni con spaziatura pari a 2,00 m per la metodologia MASW e un array lineare da 24 geofoni con spaziatura pari a 2,00 m per la metodologia REMI. Per ottenere una buona risoluzione in termini di frequenza, oltre ad utilizzare geofoni da 4.5 Hz, è stato utilizzato un sismografo con dinamica a 24 bit (PASI 16S24). Nell esecuzione della prova MASW è stato utilizzato come sistema di energizzazione una mazza di battuta di 8,00 Kg, la sorgente è stata posta ad una distanza di 4, 6 e 8 m dal primo geofono su un lato e 4, 6 m sull altro (Optimum Field Parameters of an MASW Survey, Park et al., 2005; Dal Moro, 2008). Terminata l indagine MASW, ponendo una configurazione geometrica lineare, si è passati alla registrazione dei microtremori (REMI) acquisendo in totale 4 registrazioni di rumore, con finestre di campionamento di 65 sec. Tel./fax [email protected] Pag. 2

3 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG Di seguito si riassumono le principali caratteristiche della strumentazione utilizzata ed i criteri di acquisizione della prova MASW e REMI: Strumentazione 1 Unità di acquisizione sismografo PASI 16S24 con dinamica a 24 bit 24 Geofoni verticali con f= 4.5 Hz 2 Cavi sismici L = 60 m 1 Sorgente mazza di battuta da 8,00 Kg Riassunto modalità esecutive del profilo a rifrazione Array sismico lineare L=48,00 mt. Spaziatura tra i geofoni 2,00 m Tempo di campionamento 1,0 ms Tempo di registrazione 0,512 ms Numero di shots= 5 Riassunto modalità esecutive della prova MASW Array sismico lineare Spaziatura tra i geofoni 2,00 m Distanza sorgente 1 geofono 2 m, 4 m e 8 m Tempo di campionamento 1,0 ms Tempo di registrazione 2,0 s Numero di registrazioni 6 Riassunto modalità esecutive della prova REMI Array sismico lineare Spaziatura tra i geofoni 2,00 m Tempo di campionamento 2.0 ms Tempo di registrazione 65 s Numero di registrazioni 2 1. PROFILO SISMICO A RIFRAZIONE TOMOGRAFICO 2D onde P Si è utilizzata come strumentazione il SISMOGRAFO PASI mod. 16S24. Le restituzioni delle misure dei tempi d arrivo delle onde sismiche sono state interpretate con l ausilio del software Seisimager. I tracciati di campagna restituiti dalla strumentazione non mostrano disturbi di fondo significativi o tali da non rendere interpretabili i dati raccolti. Tel./fax [email protected] Pag. 3

4 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG L investigazione del sottosuolo è stata svolta mediante un profilo sismico a rifrazione con estendimento da 48, spaziature geofoniche di 2,00 mt. a 24 canali, operando con n.5 shots in onde Vp. Si è interpretato i primi tempi d arrivo (FBP) mediante il metodo dell intercetta (Intercpet time method) e successivamente elaborato in tomografia 2D FINALITA DELL INDAGINE La finalità dell indagine è la caratterizzazione sismo-stratigrafica del sottosuolo, mirata all individuazione delle varie superfici rifrangenti presenti e le relative velocità di propagazione delle onde meccaniche Vp, per poter discriminare sismostrati significativi, interpretabili come orizzonti geologici INTERPRETAZIONE DATI DEL PROFILO SISMICO A RIFRAZIONE ONDE P L interpretazione dei dati acquisiti in onde P si è sviluppata utilizzando n.3 sismostrati di base, come riportato nella sottostante tabella: Tipo sismostrato Velocità media onde P (m/s) Profondità dal p.c (m) 1. Copertura s.l ,00-2,50 2. Formazione alterata ,00-4,00 3. Bedrock Successivamente si è sviluppato, mediante tomografia 2D, l andamento dei sismostrati con la profondità (vedi grafici allegati). 2. METODOLOGIA MASW-REMI 2.1. STRUMENTAZIONE E ARRAY SISMICO L analisi delle onde superficiali è stata effettuata utilizzando la strumentazione classica per la prospezione sismica a rifrazione disposta sul terreno secondo un array lineare di geofoni con spaziatura pari a 2,00 m. Per ottenere una buona risoluzione in termini di frequenza, oltre ad utilizzare geofoni da 4.5 Hz, è stato utilizzato un sismografo con dinamica a 24 bit (PASI 16S24). Nell esecuzione della prova MASW è stato utilizzato come sistema di energizzazione una mazza di battuta di 8,00 Kg, la sorgente è stata posta ad una distanza di 2, 4 e 8 m dal primo geofono (Optimum Field Parameters of an MASW Survey, Park et al., 2005; Dal Moro, 2008). Per la registrazione dei microtremori (REMI) acquisendo in totale 2 registrazioni di rumore, con finestre di campionamento di 65 sec. Tel./fax [email protected] Pag. 4

5 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG 2.2 ELABORAZIONE DATI I dati sperimentali, acquisiti in formato SEG-2/PASI, sono stati trasferiti su PC per l interpretazione attraverso l utilizzo di uno specifico programma di elaborazione (MASW 3.0 di Roma Vitantonio.). Tale programma permette di elaborare i dati acquisiti sia con il metodo MASW che con il metodo REMI. Gli spettri bidimensionali ottenuti dalle registrazioni con il metodo attivo e con quello passivo, elaborati in fasi separate, sono stati successivamente combinati in modo da ottenere uno spettro unico. La combinazione dei due metodi MASW e REMI consente di individuare uno spettro di frequenza del modo fondamentale delle onde di superficie nel campo tra i 2 e i 70 Hz e di ottenere informazioni sia superficiali che profonde. I valori ottenuti vengono successivamente riportati su un diagramma periodo-velocità di fase per l analisi della curva di dispersione e l ottimizzazione di un modello interpretativo costituito dall andamento della velocità delle onde di taglio Vs in funzione della profondità. 3. ACQUISIZIONI HVSR Per le misure è stato impiegato un geofono con frequenza naturale di 0,5 Hz a 3 componenti, orientate lungo le direzioni verticale, Nord/Sud ed Est/Ovest, di costruzione della SARA Srl, modello SS45. Le registrazioni sono state acquisite con il programma Seismowin, fornito sempre dalla SARA Srl. Mediane questo metodo vengono calcolati i rapporti spettrali per delle sottofinestre avendo cura di aver prima: eliminato dal segnale gli eventuali offset, aver calcolato gli spettri di Fourier e aver fatto su di loro un operazione di lisciamento (smoothing); dopo di ché si stima il valore medio dei rapporti spettrali calcolati per ciascuna sotto-finestra e si definisce la corrispondente deviazione standard. La componente H viene ricavata dalla media geometrica tra le due componenti NS ed EW, infine si ottiene la curva H/V del sito. Una serie di criteri basati su opportuni test statistici che consentono di definire l affidabilità della curva H/V e di identificare il picco più significativo sulla base di criteri quantitativi. Le acquisizioni hanno dato come frequenze locali: Zona_1 fo=15,11 Hz Ao=2,71 Zona_2 fo=15,64 Hz Ao=2,48 Tel./fax [email protected] Pag. 5

6 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG 3.1. Specifiche tecniche GEOBOX Strumento utilizzato = Sara SR04HS (Geobox) con fo=0.50 Hz Frequenza di campionamento = 300 Hz Intervallo di campionamento = 5,00 ms Tempo di acquisizione = 900 s Numero dati registrati per ogni acquisizione = Il responsabile delle indagini Dott. Geol. Sandro Zeni Vengono forniti in allegato: Specifiche tecniche strumenti Tabella FBP e dati sismici profilo onde P Dromocrone onde P e Profilo in Tomografia 2D Tabelle e diagrammo MASW-REMI Tabelle e Diagrammi HVSR Tel./fax [email protected] Pag. 6

7 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG SPECIFICHE TECNICHE SISMOGRAFO PASI 16S24 Processore Pentium 200MMX Intel Trattamento dati Floating Point 32-bit Ambiente operativo Windows 3.11 Numero canali 12 o 24 Puntamento VersaPoint Mouse Display VGA a colori in LCD-TFT 10.4" Supporto di memorizzazione Hard-Disk 2.1 Gb Risoluzione di acquisizione 24bit Porte dati esterne RS232, stampante, tastiera Sonde ambiente interne temperatura e umidità relativa Protezioni termiche prevenzione e controllo surriscaldamenti interni Compatibilità dati acquisiti SEG-2 Connettori geofoni 1 o 2 standard NK-27-21C Alimentazione 12Vdc (batteria o alimentatore, opz.) Allarme batteria scarica Temperatura Funzionamento 0 C 55 C Immagazzinaggio -55 C 150 C Umidità 5% 90% non condensante Dimensioni fisiche 19 x 14 x 7¾ (482.6 x x 196.8mm) DURATA ACQUISIZIONI RIFLESSIONE RIFRAZIONE 32ms 32ms 64ms 64ms 128ms 128ms 256ms 256ms 512ms 512ms 1024ms 1024ms 2048ms 2048ms 4096ms 8192ms 16384ms TEMPI DI CAMPIONAMENTO / MASSIMO NUMERO DI CANALI Max numero di canali consentiti Minimo tempo di 16S12 16S24 campionamento 16 s s s s s s ms ms FILTRI DIGITALI (24 120dB/oct,FIR Parks-McLelland 64-bit precision) PASSA ALTO PASSA BASSO NOTCH 25Hz 250Hz 50Hz 35Hz 500Hz 60Hz 50Hz 100Hz 150Hz 70Hz 180Hz Attivazione filtri in acquisizione o post-acquisizione Filtri antialiasing attivi, LPF, 6 ordine Butterworth endenza asint. - 36dB/oct (-120dB/dec) accuratezza ±1% freq.di taglio. Start acquisizione mediante trigger esterno o comando software Tel./fax [email protected] Pag. 7

8 STUDIO di GEOLOGIA e GEOTECNICA Dott. Geol. Sandro Zeni C.so Piave Gualdo Tadino (PG (ASAP). Trigger hammer o geofono starter (7 livelli di sensibilità selez.software) inibizione da impulsi dovuti a rimbalzi, visualizzazione ottica di impulso accettato. Guadagni tutti selezionabili da software FUNZIONI SPECIALI Enhancement con/senza preview totale/parziale Marker per determinare posizione nel tempo dei punti video A.G.C. Delay Pre-trigger: 0-10ms (step di 1ms) Post-trigger: ms (step di 1ms) Visualizzazione vecchie acquisizioni (ordinate per ora e data) Visualizzazione in wiggle-trace o variable-area Noise-monitor con visualizzazione real time a cascata Funzione di determinazione risorse disponibili sullo strumento Trace-size automatica o manuale per ogni canale Le acquisizioni sono automaticamente registrate sullo strumento Massima acquisizione: campioni/acquisizione Calibrazioni automatiche: Doppia auto-taratura offset Taratura ingressi su tensioni di riferimento Taratura guadagno Massimo range di tensione in ingresso: ±5V SPECIFICHE DI ACQUISIZIONE Risoluzione 16 bit, 1 in Max.frequenza di camp.to camp/sec Accuratezza relativa ±0.75LSB (tip.);±1lsb (max) Tipo di ADC successive approssimazioni GUADAGNO RANGE RISOLUZIONE 2 ±5V V 10 ±1V V 20 ±500mV V 50 ±200mV 6.1 V 100 ±100mV 3.05 V 200 ±50mV 1.53 V 500 ±20mV 610.3nV 1000 ±10mV 305.2nV 5000 ±2mV 61nV ±1mV 30.5nV ±670 V 20.5nV CMRR (da DC a 60Hz): Guadagno=1 97dB Guadagno=5 101dB Guadagno=10 105dB Guadagno=20 105dB Guadagno=50 105dB Guadagno= dB Larghezza di Banda 5KHz (qualunque guadagno) Settling time <10µs RUMORE DI SISTEMA (compreso quello di quantizzazione) GUADAGNO RUMORE da 2a LSBrms LSBrms LSBrms LSBrms Tempo di warm-up consigliato: Coeff.di temperatura: Specifiche base tempi: 15 minuti ±0.6ppm/ C max risoluzione24 bit (4 contatori indip.) base tempi 20MHz accuratezza ±0.01% Tel./fax [email protected] Pag. 8

9 SISMICA A RIFRAZIONE TOMOGHRAFIA 2D Loc. Gaifana di Nocera Umbra (PG) The spread contains 5 shot points and 24 geophones L=48,00 m SP Elev X-loc Y-Loc Depth Geo Elev X-loc Y-Loc SP 1 SP 2 SP 3 SP 4 SP SP X-loc Layer 2 Layer 3 Layer 4 Layer 5 Layer 6 Layer 7 Layer 8 Layer 9 Layer Geo

10 Tracce SHOT_1 Profilo Gaifana Tracce SHOT_2 Profilo Gaifana Tracce SHOT_3 Profilo Gaifana

11 Tracce SHOT_4 Profilo Gaifana Tracce SHOT_5 Profilo Gaifana

12 DROMOCRONE Profilo Gaifana PROFILO IN TOMOGRAFIA 2D Gaifana

13 Depth (m) PROFILO IN TOMOGRAFIA 2D Onde P Loc. Gaifana Nocera Umbra (m/s) gaifana_2014_elab.vs Distance (m) Scale = 1 / 200

14 ZONA_1 PROFILO MASW-REMI Loc. Gaifana Nocra Umbra (PG) 1 - Dati sperimentali Numero di ricevitori Distanza tra i sensori:... 2m Passo temporale di acquisizione...1ms Numero di ricevitori usati per l analisi L intervallo considerato per l analisi termina a ms Figura 1: Tracce sperimentali 2 - Risultati delle analisi (tecnica attiva - MASW) Frequenza finale...70hz Frequenza iniziale...2hz 1

15 Figura 2: Curva dispersione sperimentale 3 - Risultati delle analisi (tecnica passiva - REMI) Numero di ricevitori Passo temporale di acquisizione...2ms Numero di ricevitori usati per l analisi L intervallo considerato per l analisi termina a ms Figura 3: Tracce sperimentali 2

16 4 - Curva di dispersione Freq. [Hz] V. fase [m/s] V. fase min [m/s] V. fase Max [m/s] Figura 4: Curva di dispersione 5 - Profilo in sito Numero di strati (escluso semispazio)... 9 Spaziatura ricevitori [m]... 2m Numero ricevitori Numero modi... 1 Figura 5: Velocità numeriche punti sperimentali (verde) 3

17 Figura 6: Profilo Vs numerico/profondità 4

18 ZONA_2 PROFILO MASW-REMI Loc. Gaifana Nocra Umbra (PG) 1 - Dati sperimentli Numero di ricevitori Distanza tra i sensori:... 2m Passo temporale di acquisizione...1ms Numero di ricevitori usati per l analisi L intervallo considerato per l analisi termina a ms Figura 1: Tracce sperimentali 2 - Risultati delle analisi (tecnica attiva-masw) Frequenza finale...70hz Frequenza iniziale...2hz 1

19 Figura 2: Curva dispersione sperimentale 3 - Risultati delle analisi (tecnica passiva-remi) Numero di ricevitori Passo temporale di acquisizione...2ms Numero di ricevitori usati per l analisi L intervallo considerato per l analisi termina a ms Figura 3: Tracce sperimentali 2

20 4 - Curva di dispersione Freq. [Hz] V. fase [m/s] V. fase min [m/s] V. fase Max [m/s] Figura 4: Curva di dispersione 5 - Profilo in sito Numero di strati (escluso semispazio)... 9 Spaziatura ricevitori [m]... 2m Numero ricevitori Numero modi... 1 Figura 5: Velocità numeriche punti sperimentali (verde) 3

21 Figura 6: Profilo Vs numerico/profondità 4

22 ACQUISIZIONI HVSR Loc. Gaifana, comune di NOCERA UMBRA (PG) Strumento SARA SR04HS (Geobox) 0,50 Hz Frequenza di campionamento = 300 Hz Intervallo di campionamento = 3,33 ms Tempo di acquisizione = 900 s Numero dati registrati per ogni acquisizione = Numero di acquisizioni = 2 HVSR_1 e HVSR_2 Software utilizzato per l elaborazione GEOPSY H/V HVSR ZONA_1 Coordinate GPS: X = 12, E Y = 43, N (Coord. WGS84) HVSR ZONA_2 Coordinate GPS: X = 12, E Y = 43, N (Coord. WGS84)