beyond the surface
Indagine sismica attiva M.A.S.W.
Obiettivi
La prospezione MASW consente di:
ricostruire il profilo sismostratigrafico del sottosuolo in termini di velocità delle onde di taglio V s per ciascun sismostrato individuato;
Calcola la velocità equivalente Vs30 per la classificazione del suolo di fondazione secondo le NTC 2018.
Determinazione dei moduli dinamici (G, E) e del coefficiente di Poisson per il modello geotecnico.
supportare la valutazione della risposta sismica locale e il calcolo degli spettri di risposta elastici di progetto.
Principio del metodo
La prospezione sismica M.A.S.W. (Multichannel Analysis of Surface Waves – Analisi Multicanale delle Onde Superficiali di Rayleigh) è una tecnica di indagine sismica attiva di tipo non convenzionale, introdotta da Park et al. (1999), che si basa sull’analisi della dispersione geometrica delle onde superficiali di Rayleigh. Tali onde, generate artificialmente sulla superficie del terreno, si propagano lungo la superficie stessa con velocità di fase che dipende dalla frequenza: in mezzi verticalmente eterogenei, le componenti a bassa frequenza (maggiore lunghezza d’onda) “sentono” il sottosuolo a
maggiore profondità, mentre quelle ad alta frequenza sono sensibili agli strati più superficiali.
Questo comportamento dispersivo è alla base del metodo. L’analisi si articola in tre fasi principali:
(1) acquisizione dei segnali sismici tramite uno stendimento
multicanale di geofoni disposti a intervalli regolari lungo il profilo di indagine;
(2) elaborazione spettrale
dei sismogrammi per la stima della curva di dispersione sperimentale della velocità di fase delle onde
di Rayleigh, mediante doppia trasformata di Fourier nel dominio frequenza-numero d’onda (f-k) o frequenza-lentezza (ω-p);
(3) inversione della curva di dispersione per la determinazione del profilo
verticale monodimensionale delle velocità delle onde di taglio Vs in funzione della profondità.
Modalità esecutive
L’indagine prevede la messa in opera di uno stendimento lineare di geofoni verticali a bassa frequenza (4,5 Hz), posizionati a intervalli regolari (spacing) lungo il profilo da investigare.
La sorgente sismica è costituita da un impatto transiante verticale (maglio da 6 kg su piastra circolare in alluminio),
applicato a una distanza prefissata dall’estremità dello stendimento (offset).
Come dispositivo di innesco (trigger/starter) viene utilizzato un geofono verticale da 14 Hz posizionato in prossimità della piastra.
La lunghezza dello stendimento, il numero di geofoni, lo spacing e l’offset vengono scelti in funzione della profondità di indagine richiesta e delle condizioni al contorno del sito.
L’elaborazione dei dati e l’inversione delle curve di dispersione vengono eseguite con il software GRILLA (Micromed).
Strumentazione
Le acquisizioni vengono eseguite mediante il sismografo digitale DoReMi (SARA Electronic Instruments S.r.l.), strumento modulare a telemetria digitale con risoluzione a 24 bit e 24 canali di acquisizione.
L’architettura innovativa del DoReMi prevede la distribuzione dell’elettronica di digitalizzazione direttamente lungo il cavo sismico, canale per canale, garantendo un’elevata dinamica totale (fino a 155 dB), l’immunità ai disturbi elettromagnetici e l’assenza di crosstalk tra i canali. La batteria incorporata nelle singole unità rende il sistema autonomo sul campo.
Gli intervalli di campionamento sono programmabili da 0,05 a 5 ms (frequenze di campionamento da 200 a 20.000 Hz); il formato di output dei file acquisiti è SEG-2 e SEG-Y, compatibili con tutti i principali software di analisi geofisica disponibili in commercio.
Il DoReMi è idoneo all’esecuzione di indagini di sismica a rifrazione, MASW, SASW, Re.Mi., riflessione, Down-Hole e Cross-Hole.
I segnali sismici vengono registrati da 12 geofoni verticali Geospace da 4,5 Hz posizionati lungo il profilo con spacing di 2,0 m.
Vantaggi della tecnica
Rispetto alle indagini sismiche in foro (Down-Hole, Cross-Hole), la MASW presenta i seguentivantaggi:
Tecnica non invasiva: non richiede perforazioni, scavi o installazioni permanenti.
La stima delle velocità Vs presenta un grado di incertezza ridotto, quantificabile in misura inferiore al 15%.
Stima litologica qualitativa dei materiali attraversati sulla base dei valori di VP rilevati.
Possibilità di integrazione con indagini HVSR e sismica a rifrazione per una caratterizzazione sismostratigrafica più completa.
Risultati forniti
Sismogrammi di campagna e curva di dispersione sperimentale della velocità di fase delle onde di Rayleigh.
Calcolo della Vs,eq e della categoria di sottosuolo di fondazione ai sensi delle NTC 2018.
Profilo verticale 1D delle V con indicazione degli sismostrati individuati e delle relative velocità.
Spettri di risposta elastici (componenti orizzontale e verticale) per gli stati limite SLD e SLV.
Riferimenti normativi e tecnici
- D.M. 17 gennaio 2018 – Norme Tecniche per le Costruzioni (NTC 2018);
- Circolare n. 7 del 21 gennaio 2019 – Istruzioni per l’applicazione delle NTC 2018;
- Park C.B., Miller R.D., Xia J. (1999) – Multichannel analysis of surface waves, Geophysics,
64(3), 800–808; - Linee Guida per le Indagini Geofisiche – Associazione Società di Geofisica (ASG, 2015).
