INDAGINE GEOFISICA CON METODOLOGIA GEORADAR

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1 Comune di Stabio Piazza Maggiore e Via Piazzuolo: RICERCA CANALE E CISTERNE SOTTERRANEE INDAGINE GEOFISICA CON METODOLOGIA GEORADAR Morbio Inferiore, COMMITTENTE: Spettabile Municipio del Comune di 6855 Stabio

2 INDICE 1. PREMESSA 2 2. CENNI TEORICI (Ground Probing Radar) 3 3. RISULTATI E DISCUSSIONE 6 4. CONCLUSIONI 8 5. ALLEGATI 14 Allegati grafici Allegato 1: Ubicazione delle sezioni georadar Allegato 2: Interpretazione delle anomalie georadar Allegato 3: Ubicazione anomalie puntuali Allegato 4: Interpretazione delle anomalie georadar

3 1. PREMESSA In data è stata eseguita una prospezione geofisica con metodologia georadar sulla pavimentazione stradale della Piazza Maggiore e di via Piazzuolo nel comune di Stabio (vedi Figura 1). Lo scopo dell indagine era quello di individuare la presenza di anomalie georadar riconducibili alla presenza di vasche termali, del canale sotterraneo Rianella e sottostrutture in generale con l obiettivo di avere un quadro globale circa il sottosuolo della piazza in vista di un concorso pubblico per la sua ristrutturazione. Come indicato dalla Committenza, sono state analizzate le aree richieste. Le misurazioni sono state effettuate tramite l applicazione della metodologia georadar. Nella presente relazione vengono riportati i risultati delle indagini e le relative interpretazioni Nell area di studio sono state eseguite 103 sezioni georadar utilizzando un antenna avente frequenza centrale pari a 400 Mhz; lo strumento è stato tarato in modo da investigare i primi 3 m da piano strada. Come riferimento per la definizione dei volumi, sono stati considerate le informazioni provenienti da misurazioni dirette in alcuni tombini che sono stati ispezionati prima dell inizio delle registrazioni. Figura 1: foto area dell area interessata dalle indagini evidenziata sommariamente in rosso

4 2. CENNI TEORICI (Ground Probing Radar) Le prospezioni indirette non distruttive acquisiscono sempre maggiore importanza in molteplici campi d intervento. Poter eseguire una ecografia del sottosuolo o di una struttura esistente in modo rapido, non lesivo ed economico, se rapportato ad altri metodi di indagine diretti, risulta essere sempre più apprezzato. Soprattutto in campo ambientale le autorità preposte al controllo del territorio prediligono sistemi di analisi preliminari non invasivi che permettano di delimitare le aree oggetto di investigazione senza incorrere nel rischio di disperdere materiali nocivi o di deteriorare/distruggere strutture sotterranee. Lo stesso accade nel campo ingegneristico laddove l analisi di una struttura esistente utilizzando semplicemente delle onde elettromagnetiche consente di valutare lo stato di conservazione dei manufatti e delle armature senza procedere al danneggiamento delle medesime. Il Georadar emette impulsi elettromagnetici attraverso un antenna trasmettitrice. Tali onde si propagano nei mezzi investigati e procedono sempre più in profondità mentre parte dell energia viene riflessa dalle discontinuità o disomogeneità incontrate e ripercorre il tragitto inverso fino ad essere captata dal ricevitore, sempre alloggiato nell antenna. L antenna è collegata al corpo centrale dello strumento attraverso un cavo schermato. Il georadar viene gestito da un PC che comanda tutte le varie fasi, dall emissione delle onde alla registrazione direttamente su HD dei file acquisiti. Lo spettro di frequenza emesso dallo strumento è molto ampio, ma esistono antenne di frequenza centrale da 80Mhz fino a 1,5 Ghz che operano un azione di filtro lasciando passare solamente determinate bande di segnale. A seconda del tipo di trasduttore impiegato e dalla lunghezza dell impulso inviato (nanosecondi) nonché dell ampiezza del tempo di ascolto definito dall operatore, verranno raggiunte profondità di investigazione più o meno consistenti. L analisi dipenderà, quindi, dal tipo di terreno investigato (litologia), dalla frequenza dell antenna utilizzata e dalle regolazioni strumentali imposte dall operatore in base alla propria esperienza. A seconda del tipo di indagine da affrontare e dallo scopo Antenna 400 Mhz prefisso verrà scelta l antenna più adeguata Antenna da 400 Mhz In linea generale il georadar è un lettore di disomogeneità per cui ogni qualvolta le onde elettromagnetiche incontrano un obiettivo diverso, parte del segnale viene riflesso verso l alto. In base alle dimensioni ed alla profondità dell oggetto ricercato verrà individuata l antenna più performante.

5 La velocità di propagazione delle onde nel terreno non dipende solamente dal tipo di antenna o dalle regolazioni date dall operatore. Un ruolo fondamentale viene giocato dalla natura dei mezzi attraversati. Il parametro che influisce pesantemente sulla profondità degli obiettivi è costituito dalla costante dielettrica del mezzo attraversato. Minore sarà la costante dielettrica e maggiore sarà la profondità raggiunta durante l indagine. L'energia ceduta dall'onda elettromagnetica dipende dalla conducibilità del mezzo in cui viaggia, perciò, in mezzi conduttivi (argille) si avrà un forte assorbimento dell'onda elettromagnetica ed una scarsa penetrazione. Risulterà riflettente un corpo le cui dimensioni siano comparabili o maggiori della lunghezza dell'onda elettromagnetica nel mezzo in cui il corpo è immerso. L'energia dell'impulso riflesso sarà direttamente proporzionale al contrasto di valore dei parametri fisici fra il corpo sepolto ed il terreno che lo contiene e dalla presenza di una ben precisa superficie di contrasto. Parte dell'energia trasmessa dall'antenna verrà quindi riflessa dai corpi sepolti, o dalle discontinuità geologiche eventualmente presenti, e verrà ricevuta dall'antenna e registrata. Per le prospezioni georadar Geo Alps SA utilizza il Sir 3000, strumento prodotto dalla GSSI. Il risultato dell'analisi è costituito da sezioni verticali che illustrano visivamente gli andamenti delle discontinuità presenti nel sottosuolo, permettendo così di individuare la presenza di materiali metallici, fondazioni in cemento, tubazioni, cavi, cavità, perdite di liquidi e disomogeneità di varia natura. Georadar SIR 3000 Il nostro radar, pur fornendo un profilo già facilmente interpretabile in fase di acquisizione, è dotato di un sistema di acquisizione digitale di fondamentale importanza per eseguire successive elaborazioni sui segnali acquisiti: UNITA' PRINCIPALE SIR-3000 ANTENNA 400 MHz Il software dello strumento consente l impostazione dei seguenti filtri: filtro verticale delle frequenze ricevute dall antenna (filtri low-pass e high-pass, IIR e FIR), legati al modello di antenna e settati in automatico dallo strumento. filtro orizzontale, riduzione del rumore di fondo (stacking) con attenuazione del fenomeno di snowy e rimozione delle disturbo generato dalle basse frequenze, (Background Removal Filter),

6 Il georadar è quindi un sistema elettronico, complesso e tecnologicamente avanzato, in grado di indagare i terreni e i materiali con notevole dettaglio, utilizzando la riflessione d'onde elettromagnetiche appositamente generate. Ovviamente trattandosi di misure indirette, diviene quanto mai importante avere la possibilità di disporre di dati di verifica e taratura diretti per meglio calibrare i risultati ottenuti. La strumentazione permette di leggere un profilo del sottosuolo o della struttura investigata in tempo reale sul monitor del computer che analizza il segnale di ritorno evidenziando le disomogeneità presenti

7 3. RISULTATI E DISCUSSIONE L allegato grafico 1 riporta le ubicazioni delle sezioni georadar registrate. Il georadar è, sostanzialmente, un lettore di disomogeneità, quindi, le registrazioni che ripropongono linee sub-orizzontali sono indicazione di mancanza di andamenti anomali. Non solo gli andamenti, anche le intensità dei falsi colori delle scale scelte per la rappresentazione sono significativi per capire la situazione. In questo caso si è scelta una scala a falsi colori che incrementa dal nero - blu al rosso - bianco. Quindi colori nero, blu e verde scuro sono indicatori di bassa riflettività georadar. Passando a colori viola e verde chiaro ci si situa in condizioni di riflettività intermedia, nelle campiture rosse e bianche emerge invece alta riflettività. Ciò significa che i colori più spenti sono indice di scarsa riflettività e quindi se gli andamenti sono per lo più orizzontali o sub-orizzontali ci troviamo in presenza di strutture omogenee o litologie più assorbenti del segnale. I colori più accesi e le forme più accentuate sono, al contrario, indice di alta riflettività e presenza di vuoti, tubazioni, tombini, etc. In base all esperienza maturata in molteplici indagini similari si sono impostati i volumi di acquisizione e si è definito il fondoscala dello strumento per raggiungere gli scopi prefissi. Dall analisi delle singole sezioni georadar acquisite, registrate ed elaborate si è giunti al risultato finale dopo aver confrontato i dati con le tarature dirette e aver valutato gli spessori ottenuti ed il loro andamento. Lo studio dei radargrammi ha portato ad evidenziare alcuni aspetti. La profondità di investigazione si è spinta sino a circa 2,5 m, con punte che raggiungono circa 3 m da piano stradale. Gli andamenti sono significativamente chiari e concordanti e le riflessioni georadar risultano essere abbondanti il che sta a significare la presenza di numerose sottostrutture che interessano il terreno posto sotto la piazza e la via in esame (tubazioni gas, fognature, canale tubature acqua, cavi elettrici e telefonici, cisterne, condotte per l evacuazione delle acque delle caditoie). A questo proposito in allegato 3 sono riportate, a titolo esemplificativo, le anomalie puntuali con le loro profondità. La complessità della situazione appare evidente. Ci si è limitati a posizionare gli elementi di interesse per la ricerca (cisterne e canali) e l andamento dei principali sottoservizi. E possibile, però, in una seconda eventuale fase, procedere ulteriormente nella verifica e mappatura vera e propria di tutti gli elementi riscontrati. Nella relazione vengono proposte alcune sezioni in cui saranno segnalati i vari elementi rilevabili dalle registrazioni

8 Come risultato finale delle elaborazioni georadar effettuate, è possibile affermare che, nelle aree soggette ad analisi, sono state riscontrate numerose anomalie significative che possono essere associate alla presenza di vuoti, cisterne, sottoservizi, tombini e a un canale sotterraneo. In particolare sono state distinte le seguenti zone: - con un retino diagonale di colore rosso le porzioni interessate dalla presenza del riale Rianella o di vasche, - con un retino diagonale di colore viola zone caratterizzate da anomalie sempre di forte intensità generate da strutture quali solette armate ad esempio, - con un retino diagonale di colore verde zone caratterizzate da anomalie georadar di medio-forte intensità associabili alla presenza di vasche o sottoservizi, - con un retino diagonale di colore blu zone caratterizzate da anomalie georadar di bassa intensità associabili alla probabile presenza di materiali coesivi o che causano un assorbimento del segnale, - con una linea tratteggiata di colore rosso l andamento dei principali sottoservizi, - per ogni andamento e zona retinata è stata indicata la profondità delle anomalie da p.c. Meritano un ulteriore commento le aree caratterizzate dalla campitura blu. Infatti qui il segnale risulta depotenziato proprio per le caratteristiche dei mezzi attraversati e rende assai difficoltosa l operazione di individuazione delle anomalie come risulta evidente in prossimità della chiesa ove scompare l andamento del riale. Le metodologie geofisiche costituiscono un sistema rapido ed efficace per individuare in aree estese o di difficile accesso logistico le zone di interesse attraverso un analisi non distruttiva, fermo restando l importanza di procedere al confronto con verifiche dirette per meglio tarare le indicazioni ottenute e migliorare le conoscenze

9 4. CONCLUSIONI L indagine georadar eseguita il da Geo Alps Consulting SA sulla Piazza Maggiore e via Piazzuolo nel centro abitato del Comune di Stabio ha permesso di individuare una complessa situazione relativa alla presenza di numerosi sottoservizi (gas, acqua, corrente elettrica, fognatura, caditoie e relativi raccordi, canali e cisterne sepolte) in spazi estremamente ristretti. La particolare morfologia della piazza-via Piazzuolo e soprattutto la non sempre conseguente continuità e linearità dei sottoservizi rispetto alla quota terreno non permettono di riprodurre una dettagliata stratificazione del sottosuolo, ma unicamente le principali strutture sotterranee, non escludendo in un secondo tempo una più dettagliata analisi, interpretazione e riproduzione anche di sottostrutture più piccole e di minor estensione. L indagine con metodo georadar è quindi conforme agli obiettivi prefissati, risultando compatibile con i dati noti secondo piani forniti, ma non trovando sempre rispondenza dalle informazioni pregresse (vedi ad es. andamento del canale nella parte alta della piazza). Si riconoscono in particolare (vedi allegato 4): 1. cisterna sotterranea; potrebbe avere maggiore estensione verso la parte alta della piazza; il dato è incerto a causa della presenza di altre sottostrutture, 2. probabile cisterna o zona con presenza di sedimenti coesivi e fini (ad es. fanghi?), 3. pozzo/camera per ispezione, 4. tombinoni di cemento per camera di ispezione di sottoservizi 5. manca in quest area la continuità del canale interrato Rianella, sostituito da un estesa zona con elevata anomalia dovuta presumibilmente a sedimenti coesivi (ad esempio argille o fanghi?), 6. andamento del canale Rianella; scompare a circa metà altezza di via Piazzuolo, 7. cisterna sepolta e sottoposta al canale Rianella (anomalia fra 80 e 115 cm); o il canale corre a fianco della vasca o vi si riversa dentro (?) oltre a numerosi tracciati di sottoservizi identificati ma non distinti secondo tipologia nell ambito di questo rapporto. Gli stessi sono stati rilevati separatamente in un protocollo schematico di cantiere. Un ulteriore applicazione potrebbe, se il caso e commisurato all impegno di tempi e costi, definire anche elementi di dimensione minore. Nelle pagine seguenti vengono riportate alcune delle sezioni georadar più significative, con l indicazione degli elementi più interessanti individuati, mentre gli allegati mostrano le planimetrie in dettaglio di quanto rilevato

10 Sezione georadar L9: la freccia bianca mostra l anomalia associabile alla fognatura. Sezione georadar L27: la freccia bianca mostra l anomalia associabile al riale Rianella, le frecce blu a quelle di due sottoservizi e un tombino

11 Sezione georadar L29: la freccia bianca mostra l anomalia associabile al riale Rianella, le frecce blu a quelle di due sottoservizi e la freccia azzurra ad un area di assorbimento del segnale. Sezione georadar L47: la freccia bianca mostra l anomalia associabile al riale Rianella, le frecce blu a quelle di vari sottoservizi

12 Sezione georadar L58: la freccia azzurra mostra l anomalia di un area di assorbimento del segnale. Sezione georadar L60: la freccia azzurra mostra l anomalia di un area di assorbimento del segnale, la freccia blu di un sottoservizio

13 Sezione georadar L72: la freccia azzurra mostra l anomalia di un area di assorbimento del segnale, le frecce blu di sottoservizi e la freccia rossa di una soletta armata. Sezione georadar L79: la freccia azzurra mostra l anomalia di un area di assorbimento del segnale, le frecce blu di sottoservizi

14 Sezione georadar L87: la freccia azzurra mostra l anomalia di un area riferibile ad una vasca, le frecce blu di sottoservizi e tombini. Sezione georadar L89: le frecce blu mostrano le anomalie riconducibili a sottoservizi

15 Morbio Inf., GEO ALPS CONSULTING SA Markus Felber dr. sc. nat. ETH Ing. SIA 5. ALLEGATI Allegato 1: Ubicazione delle sezioni georadar Allegato 2: Ubicazione delle anomalie georadar Allegato 3: Ubicazione anomalie puntuali Allegato 4: Interpretazione delle anomalie georadar