COMUNE DI GRUMENTO NOVA PROVINCIA DI POTENZA

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1 COMUNE DI GRUMENTO NOVA PROVINCIA DI POTENZA REGOLAMENTO URBANISTICO Legge Regionale n 23 ( art.16 ) dell 11/08/1999 Tutela, Governo ed Uso del Territorio Indagine Geofisica Maggio 2012 Dott. Geol. Domenico MELFI Dott. Geol. Raffaele GIAMPIETRO Via B. Maiorino, GRUMENTO NOVA (PZ) Tel. / Fax gisgeo@alice.it sitgru@yahoo.it Il geologo Dott. Domenico Melfi Il geologo Dott. Raffaele Giampietro

2 INDAGINE GEOFISICA OGGETTO: Indagine sismica a corredo del Regolamento Urbanistico del Comune di Grumento Nova LOCALITA : Comune di Grumento Nova (PZ) INDAGINI ESEGUITE: n 8 profili sismici a rifrazione; n 5 indagini sismiche passive con metodologia ReMi Matera, Novembre 2006

3 1. PREMESSA La presente campagna di indagini geofisiche è stata condotta a corredo di uno studio inerente la realizzazione del regolamento urbanistico ai sensi della Legge Regionale n 23 (art.16) dell 11/08/1999 Tutela, governo ed uso del Territorio del Comune di Grumento Nova (PZ), al fine di definire la stratigrafia del sottosuolo, determinare i principali parametri sismoelastici dei terreni interessati e di classificarli sulla base della normativa vigente in materia di zonazione sismica (D. P. C. M. n.3274 del 20 marzo 2003). La campagna di prospezioni geofisiche ha visto la realizzazione di: n. 8 Profili sismici a rifrazione con misura diretta di onde P ed S a n.24 canali con misura diretta delle velocità delle onde di compressione (onda P) ed onde di taglio (onda S).; n. 5 Indagine sismica passiva con metodo Re.Mi.; Di seguito si riportano i commenti sulle metodologie di indagine adottate ed i relativi risultati. 2

4 2. INDAGINE SISMICA A RIFRAZIONE Strumentazione adottata Sismografo Mod. PASI 16SG24: acquisizione con risoluzione di bit, con 24 canali con segnale analogico/digitale memorizzato direttamente sullo strumento; trasferimento dati su PC e filtraggio del segnale con filtri passa basso con frequenza principale di taglio a 250 Hz; Apparato di ricezione per Sismica di Superficie in onda P ed S: n.24 geofoni marca PASI 6-14 Hz, per onda P e n.24 geofoni marca PASI Hz per onda S, entrambi con time break sincrono con la sorgente di energia; Sorgente di Energia: nell esecuzione dei profili sismici si è utilizzato per l onda P una mazza battente superficiale tipo "Hammer Blow" da 8 Kg. Anche per le onde S è stata utilizzata una mazza battente superficiale tipo "Hammer Blow" da 8 Kg che orizzontalmente impatta sulle facce verticali di un parallelepipedo in ferro, assicurato al terreno tramite alette metalliche solidali con il parallelepipedo ed infisse nel terreno. Trattamento dati: display sismogrammi, lettura first break points per le onde P ed S (FBP), analisi delle intensità dei segnali sismici. Programmi di trattamento ed interpretazione dati utilizzati: Per i profili sismici si è utilizzato il WINSISM - Geosoft Si è proceduto alla costruzione delle dromocrone, definizione delle velocità dei sismostrati tramite programma di regressione lineare, e per la determinazione delle profondità tramite i metodi di Intercept Time. 3

5 2.2 - Metodologia adottata Profili sismici in onda P e S La tecnica di esecuzione della sismica a rifrazione, consiste nel rilevare a distanze orizzontali variabili rispetto ad un punto di origine, gli arrivi di onde sismiche di compressione con appositi geofoni da 6-14 Hz (onde P) e geofoni da Hz per le onde di taglio (onde S), generate da una sorgente di impulsi sismici, e rifratte da discontinuità geologico-strutturali. La velocità di propagazione delle onde sismiche (Vp), costituisce il parametro discriminante per la determinazione della natura litologica dei mezzi investigati. Lo schema adottato nell esecuzione del profilo (vedi fig. n.1) consta di generalmente di n.7 battute: n.2 battute (02-06) agli estremi dei rilievo, n.1 internamente al rilievo (04) in posizione centrale, n.2 battute in posizioni intermedie allo stendimento (03-05) ed in fine sono stati eseguiti n.2 battute (01-07) all esterno dello stendimento ad una distanza di 25 mt in esterno allo stendimento denominati off-set. Tale configurazione è stata utilizzata per gli stendimenti SS1 ed SS3 mentre per gli stendimenti SS 2, SS 4, SS 5, SS6, SS7 ed SS8 non sono stati eseguiti gli scoppi di off-set, a causa della mancanza di spazio lungo la direttrice dello stendimento. 4

6 Fig. n.1 Schema del profilo sismico Il tipo di indagine svolta ha permesso di tracciare il diagramma delle velocità e di ottenere una sufficiente ricopertura di dati (informazioni sullo stesso rifrattore da energizzazioni diverse) consentendo di ricavare le giaciture dei livelli rifrattori, riducendo infine il margine di errore in una investigazione di tipo indiretto. Per le onde S sono state eseguite n.2 battute nelle stesse posizioni utilizzate per ler onde P nei punti 02 e 06. Si sono ottenute le velocità dei rifrattori in corrispondenza di ciascun scoppio, tramite il metodo del tempo reciproco (reciprocal time). Dopo aver determinato il tempo totale (total time), si sono definite profondità e velocità dei rifrattori sotto ciascun geofono con il metodo di regressione lineare. 5

7 Dalla valutazione delle velocità di propagazione delle onde P ed S, è stato possibile risalire ad alcuni parametri dinamici dei terreni investigati quali: coefficiente di Poisson; modulo di Young; modulo di taglio; modulo di compressibilità; rigidità sismica. E importante precisare che i valori elastici potrebbero risultare più elevati di quelli statici forniti da prove di carico in situ in quanto gli impulsi sismici sono di breve durata e le sollecitazioni ad essi associate sono relativamente modeste e rientrano nel campo delle deformazioni istantanee. 6

8 2.3 - Risultanze dei rilievi sismici L intera area interessata dall indagine sismica è situata in una zona pianeggiante, ciò non ha reso necesario in fase di interpretazione dei dati, eseguire la correzione topografica della quota dei vari geofoni. Di seguito si riportano i dati delle velocità delle onde P ed S, e le profondità dei rifrattori al di sotto dei rilievi condotti. PROFILO SS1 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS1, si evidenziata la presenza di tre sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= 125 m/s; mt: Vp= m/s e Vs= 295 m/s; mt: Vp= m/s e Vs= 765 m/s. Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 586 m/s PROFILO SS2 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS2, si evidenziata la presenza di due sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 530 m/s PROFILO SS3 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS3, si evidenziata la presenza di due sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= m/s; 7

9 mt: Vp= m/s e Vs= m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 563 m/s PROFILO SS4 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS4, si evidenziata la presenza di tre sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 647 m/s PROFILO SS5 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS5, si evidenziata la presenza di due sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 724 m/s PROFILO SS6 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS6, si evidenziata la presenza di tre sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s. Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 782 m/s 8

10 PROFILO SS7 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS7, si evidenziata la presenza di due sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 601 m/s PROFILO SS8 Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS8, si evidenziata la presenza di due sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità mt: Vp= m/s e Vs= m/s; mt: Vp= m/s e Vs= m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 350 m/s Per maggiori dettagli si rimanda all Allegato n.1 9

11 3. INDAGINE SISMICA PASSIVA RE.MI. Strumentazione adottata Sismografo Mod. PASI 16SG24: acquisizione con risoluzione di bit, con 24 canali con segnale analogico/digitale memorizzato direttamente sullo strumento; trasferimento dati su PC; Apparato di ricezione: 24 geofoni verticali marca PASI 4.5 Hz. Sorgente di Energia costituita da rumore ambientale. Tempo di acquisizione 32 sec. Intervallo di campionamento 2 ms. Analisi di Laboratorio Software SeisOpt Re.Mi. della Optim 10

12 Metodologia adottata La tecnica di esecuzione dell indagine Re.Mi. (Refraction Microtremor), permette di valutare la velocità media delle onde S relativamente al volume di suolo sotteso dallo stendimento messo in opera. Pertanto, con questo metodo passivo, è possibile stimare con buona accuratezza il valore di V s30 che rappresenta la velocità media delle onde S lungo una colonna di 30 m. Questa indagine consiste nell analizzare le onde superficiali di Rayleigh che rappresentano un particolare tipo di onde che si trasmettono sulla superficie della crosta terrestre e sono il risultato dell interferenza tra le onde di pressione (P) e le onde di taglio (S). L analisi dei microtremori prodotti dal rumore ambientale permette di discriminare con buona approssimazione le Onde di Rayleigh da altri arrivi sismici e quindi permette il riconoscimento delle velocità di fase libera rispetto a quelle apparenti. L elaborazione del segnale consiste nel produrre una trasformata in due dimensioni lentezza-frequenza che analizza la propagazione del rumore ambientale e viene rappresentato da uno spettro di potenza su un grafico p-f (Fig.1) sul quale si esegue un picking, i cui valori vengono successivamente distribuiti su un diagramma Periodo-Velocità di Fase. Successivamente l analisi della curva di dispersione ottenuta fornisce il valore di V s30 caratteristico del suolo. 11

13 Fig.2 Spettro di potenza La registrazione dei microtremori è stata eseguita con un sismografo Mod. PASI 16SG24 con risoluzione a 24 bit, come sensori di misura si è utilizzato un set di 24 geofoni da 4.5 Hz, il tempo di acquisizione è stato di 32 secondi con intervallo di campionamento di 2 ms per un totale di campioni acquisiti. Per una più corretta analisi dei dati sono state effettuate 10 misurazioni distinte, lungo lo stesso allineamento, che sono state sommate tra loro in modo da migliorare il segnale risultante. L analisi dei dati registrati in campagna è stata eseguita con il software di inversione SeisOpt Re.Mi. della Optim. 12

14 Risultanze dei rilievi sismici Il profilo è stato condotto nell abitato di Grumento Nuova (PZ) (Vedi All. Fotografico). Come riferito in premessa, nell'ambito dell'indagine sono state effettuati n. 5 profili con configurazione a 24 geofoni, di cui due con lunghezza di 92,00 m (R.1 e R.2), due di lunghezza di 69,00 m (R.4 e R.5) ed uno di lunghezza di 60,00 (R.3)m. Nell allegato 2 si riportano i grafici Lentezza-Frequenza con il relativo picking e la relativa curva di dispersione Periodo-Velocità. Indagine Re.Mi. n 1 L indagine ha permesso di stimare un valore di V s30 pari a 771 m/s con scarto quadratico medio di circa il 23 m/s. Indagine Re.Mi. n 2 L indagine ha permesso di stimare un valore di V s30 pari a 881 m/s con scarto quadratico medio di circa il 41 m/s. Indagine Re.Mi. n 3 L indagine ha permesso di stimare un valore di V s30 pari a 517 m/s con scarto quadratico medio di circa il 27 m/s. Indagine Re.Mi. n 4 L indagine ha permesso di stimare un valore di V s30 pari a 901 m/s con 13

15 scarto quadratico medio di circa il 10 m/s. Indagine Re.Mi. n 5 L indagine ha permesso di stimare un valore di V s30 pari a 728 m/s con scarto quadratico medio di circa il 42 m/s. 14

16 4. CONCLUSIONI La presente campagna di indagini geofisiche è stata condotta al fine di definire la stratigrafia del sottosuolo e di determinare i principali parametri sismoelastici dei terreni interessati. Dalle risultanze ottenute dai profili sismici a rifrazione si evidenzia la presenza di uno sub strato con elavati valori di velocità delle onde di compressione (onda P) che in quasi tutti i rilievi ha dato valori tra Vp= m/s a Vp= m/s. Fa eccezione il profilo sismico SS.8 con valori di velocità inferiori Vp= m/s. In alcuni profili (SS.1, SS.4 e SS.6) si è individuato un sismostrato superficiale con velocità comprese tra Vp= m/s e Vp= m/s. Dalla misurazione delle velocità delle onde di taglio (onda S) è stato possibile definire i valori di Vs30 per ogni singolo profilo sismico, che è risultato in accordo con quanto determinato con le indagini sismiche passive di tipo Re.Mi svolte sull area in oggetto. I valori ricavati variano da Vs30= 560 m/s a Vs30= 780 m/s; tali valori classificano i terreni nella categoria B del D.P.C.M. n.3274 del 20 marzo Si discosta da i valori sopre indicati il profilo sismico SS.8 che ha fornito valori pari a Vs30= 350 m/s, per quest ultimo ci si trova al passaggio tra la categoria C e la B, in tal caso si consiglia di adottare in via precauzionale la categoria C. 15

17 Si precisa che i valori elastici riporta negli allegati potrebbero risultare più elevati di quelli statici forniti da prove di carico in situ in quanto gli impulsi sismici sono di breve durata e le sollecitazioni ad essi associate sono relativamente modeste e rientrano nel campo delle deformazioni istantanee. Ciò chiarito, si rimanda agli elaborati specifici prodotti, per una migliore lettura dei dati ottenuti con il presente rilievo. Matera, novembre

18 ALLEGATI ALLEGATO N.1 - ELABORATI GRAFICI DEI PROFILI SISMICI ALLEGATO N.2 - ELABORATI GRAFICI DELL INDAGINE RE.MI. ALLEGATO N.3 - ALLEGATO FOTOGRAFICO 17

19 ALLEGATO N.1 - ELABORATI GRAFICI DEI PROFILI SISMICI Profilo sismico SS.1 18

20 Profilo sismico SS.2 19

27 Tabelle riepilogative Profilo SS.1 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s Vs30 = (m/s) 585 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g Profilo SS.2 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s Vs30 = (m/s) 530 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g Profilo SS.3 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s Vs30 = (m/s) 563 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g 26

28 Profilo SS.4 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s Vs30 = (m/s) 647 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g Profilo SS.5 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s Vs30 = (m/s) 724 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g Profilo SS.6 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s Vs30 = (m/s) 782 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g 27

29 Profilo SS.7 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s , , , ,49 Vs30 = (m/s) 601 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g Profilo SS.8 Strato spessore (m) Vp m/s Vs m/s PARAMETRI SISMOELASTICI μ E G K Ri T*Km/m 3 /s , , , ,78 Vs30 = (m/s) 350 Categoria suolo C Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003) 1 Azione sismica 0.35g Legenda: Vp: Velocità onde di compressione (m/s); Vs: Velocità onde di taglio (m/s); μ: Coefficente di Poisson; E: Modulo di Young ( ); G: Modulo di Taglio ( ); K: Modulo di compressibilità ( ); Ri: Rigidità sismica (T*Km/m 3 *s) 28