INDAGINI SISMICHE INVASIVE CONVENZIONALI

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1 Giornata di Studio LE INDAGINI GEOFISICHE Le linee guida dell associazione delle Società di Geofisica INDAGINI SISMICHE INVASIVE CONVENZIONALI Gian Piero Deidda Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale e Architettura UNIVERSITÀ DI CAGLIARI

2 SOMMARIO PROVA CROSS HOLE PROVA DOWN HOLE PROVACON ILCONO SISMICO PROVACON IL DILATOMETRO SISMICO PROVA P S SUSPENSION LOGGING

3 CROSS HOLE ASTM D 4428/D 4428M - 07 CARATTERISTICHE GENERALI Sismografo MISURE SPERIMENTALI Tempi di percorso delle onde P e S tra i ricevitori Sor rgente Onde sismiche Rice evitore Rice evitore OBIETTIVO Valutazione dei profili di velocità delle onde P e S Configurazione tipica della prova CH

4 CROSS HOLE Sismografo T CARATTERISTICHE GENERALI Velocità Onde S Controllo inclinometrico della verticalità dei pozzi Profondità di misura L

5 CROSS HOLE STRUMENTAZIONE SISMOGRAFO REGISTRATORE DIGITALE MECCANICHE SORGENTI ELETTROMECCANICHE ESPLOSIVE RICEVITORI G GEOFONI TRIASSIALI ACCELEROMETRI

6 CROSS HOLE SORGENTI ALCUNI ESEMPI MARTELLO SPARKER DETONATORE ELETTRICO

7 CROSS HOLE RICEVITORI ESEMPIO DI RICEVITORE TRIASSIALE

8 CROSS HOLE REGISTRAZIONE 0 V H 1 H 2 5 TRIGGER: TEMPO ZERO 10 Tempi (ms s)

9 CROSS HOLE LETTURA DEI TEMPI DI PRIMO ARRIVO METODO CROSSOVER Battuta destra Ampie ezza 0 Tempo (ms) Battuta t sinistra i Tempi Velocità T Prof ofondità Prof ofondità

10 CROSS HOLE LETTURA DEI TEMPI DI PRIMO ARRIVO METODO CROSSCORRELAZIONE 1 ricevitore Trac cce 0 Tempo (ms) 2 ricevitore rrelazion ne Crossco A 0 Ritardo (ms)

11 CROSS HOLE Velocità (m/s) INTERPRETAZIONE Modulo di taglio G V S 2 Profondità (m) (m) Stratigrafia Velocità media medie (m/s) (m/s) Scisto Detrito Scisto alterato Profo fondità (m) (m) Modulo edometrico E 2 d V P Rapporto di Poisson 1 V 2 V V V P S P S 2 Modulo di Young E 2 V 1 2 S Modulo volumetrico 2 4 VP V 3 E V 2 S

12 CROSS HOLE POTENZIALI PROBLEMI Verticalità fori di sondaggio (misure inclinometriche) Accoppiamento foro-terreno (*) Difficoltà làmisura velocità iàonde V P sotto-falda Rifrazioni da bruschi contrasti d impedenza acustica Conversione onde SV in onde P alle interfacce Difficoltà nelle misure D S e D P per l'attenuazione geometrica Influenza rivestimento nelle misure per fori a piccola distanza Presuppone geometria a strati piani e paralleli!!!

13 CROSS HOLE POTENZIALI PROBLEMI Sismografo Onda diretta o onda rifratta criticamente? Diretta S G 1 G 2 Rifratta V 1 h A B C V 2 L L

14 CROSS HOLE POTENZIALI PROBLEMI Sismografo Onda diretta o onda rifratta criticamente? Distanza X cross S G 1 G 2 V 1 h 3 Fori V 2 A B C 2 Fori L L

15 CROSS HOLE VANTAGGI E SVANTAGGI Misura continua delle velocità con la profondità Non c è variazione dell energia della sorgente con la profondità Misura puntuale delle velocità per ciascun strato indagato Possibilità di rilevare la velocità anche per strati sottili Possibilità di indagare onde SV ed SH (sorgenti torsionali) e P (sorgente esplosiva) Costi elevati Maggior ingombro areale Necessità di misure inclinometriche Misura puntuale (validità spaziale del dato)

16 DOWN HOLE ASTM D CARATTERISTICHE GENERALI Sorgente Sismografo Sorgente Sismografo MISURE SPERIMENTALI Onde sismiche Onde sismiche Tempi di percorso dll delle onde P e S tra sorgente e ricevitori Rice evitore tria assiale Configurazioni tipiche della prova DH Ricevit tori triassia ali OBIETTIVO Valutazione dei profili di velocità media o di intervallo delle onde P e S

17 DOWN HOLE d CARATTERISTICHE GENERALI Sismografo r 1 z 1 r 2 z 2 Profondità Intervallo di misura Velocità Onde P

18 DOWN HOLE SORGENTI E RICEVITORI SORGENTI SH P

19 DOWN HOLE 1 ricevitore triassiale REGISTRAZIONE V H 1 H P V H 1 H S Tempi (m ms) Tempi (m ms) a P SH SH P SH SH b Ampiezze normalizzate

20 DOWN HOLE 0 Trigger Ricevitore basso Ricevitore alto Numero di traccia REGISTRAZIONE V H 1 H 2 V H 1 H 2 2 ricevitori triassiali 20 o (ms) 40 Temp ( ) m s ) 60 T i m e ( p 80

21 DOWN HOLE Profondità REGISTRAZIONE Tem mpo (ms) nde P O Profondità Tempo (ms) Ond de S 40 50

22 DOWN HOLE d CORREZIONE DEI TEMPI t corr cos t z r t INTERPRETAZIONE Tempi (s) Tempi (ms) r z (m) Profondità ( P V P =840 m/s V S =380 m/s V S V P =620 m/s V S =300 m/s EDIE VELOC CITÀ M V P =1350 m/s V S =680 m/s 20

23 DOWN HOLE d CORREZIONE DEI TEMPI t corr r 1 z r 2 z Profon ndità cos t Velocità (m/s) z r t INTERPRETAZIONE VELOCITÀ DI INTERVALLO V P, S z z 2 1 t 2 corr t 1 corr

24 DOWN HOLE POTENZIALI PROBLEMI Accoppiamento foro-terreno Interpretazione risultati più delicata della prova CHT Minore risoluzione della prova CHT valori medi di V P e V S Difficoltà misura velocità V P sotto-falda Rifrazioni/riflessioni ed effetti curvatura raggi ray-tracing Difficile a profondità >60m

25 DOWN HOLE VANTAGGI E SVANTAGGI Costi contenuti Disturbo del terreno contenuto Misura continua delle velocità con la profondità Maggiore disponibilità di sorgenti Attenuazione delle onde con la profondità Problemi di rifrazione e riflessione Valori medi di velocità Profondità di esplorazione limitata

26 SCPT Cono Sismico CARATTERISTICHE GENERALI MISURE SPERIMENTALI Tempi di percorso delle onde P e S tra i ricevitori OBIETTIVO Valutazione dei profili di velocità delle onde P e S; Resistenza alla punta, q c ; Attrito laterale, f s ; Pressioni interstiziali, Δu

27 SDMT Dilatometro sismico r 1 CARATTERISTICHE GENERALI MISURE SPERIMENTALI Tempi di percorso dll delle onde S tra due ricevitori, oltre le grandezze caratteristiche del DMT meccanico r 2 z 1 z 2 1 m OBIETTIVO Valutazione dei profili di velocità delle onde S, V s ; Indice di materiale, I d ; Modulo edometrico, E d ; Resistenza al taglio non drenata, c u ; Indice di spintaorizz., i K d

28 SCPT & SDMT VANTAGGI E SVANTAGGI

29 SCPT & SDMT VANTAGGI E SVANTAGGI Stessi vantaggi dl del Down hole Non ha la necessità di un foro Misura simultanea di parametri a piccole e grandi deformazioni Stessi svantaggi della prova Down hole Rischio di rifiuto

30 SVLM Suspension P-S logging g CARATTERISTICHE GENERALI Registrazione MISURE SPERIMENTALI Tempidipercorsodelleonde P e S (usualmente in alta frequenza) trai ricevitori OBIETTIVO Valutazione dei profili di velocità delle onde P e S (modificato da OYO Corporation)

31 SVLM Suspension P-S logging g Ricevitore 2 B Ricevitore 1 A Sorgente P, S CARATTERISTICHE GENERALI Le onde di pressione nel fluido sono convertite in onde P ed S alla parete del foro, si propagano come onde di volume nella formazione, e sono nuovamente convertite in onde di pressione e registrate dai ricevitori La differenza di tempo di percorso corrisponde alla differenza di tempo tra i punti A e B, che equivale alla distanza tra i ricevitori

32 SVLM Suspension P-S logging g POSSIBILI PROBLEMI Veloce Lenta Formazione VELOCE La velocità delle onde S è superiore alla velocità delle onde di pressione nel fluido Formazione LENTA la velocità delle onde S è inferiore alla velocità delle onde di pressione nel fluido Nelle formazioni lente le onde S non sono registrate e la Vs è stimata dalle onde di Stoneley

33 Grazie per l attenzione

34 CHT & DHT CEMENTAZIONE DEL FORO Malta cementizia La miscela dovrebbe essere preparata in modo che la sua densità, dopo solidificazione, approssimi quella del materiale in situ. Per i suoli (sabbia, ghiaia, ), usualmente, potrebbe andare bene la seguente miscela: 0.45 kg di bentonite 0.45 kg di cemento portland 2.8 kg di acqua