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TOMOGRAFIA SISMICA A RIFRAZIONE

La sismica a rifrazione è una tecnica di indagine geofisica che si basa sullo studio della propagazione delle onde sismiche nel terreno.

Il rilievo non è invasivo, infatti viene realizzato ponendo una serie di sensori sul terreno in grado di registrare le vibrazioni sismiche (geofoni), collegati tra loro da un cavo dati. Il terreno viene “energizzato” tramite una mazza o apposite sorgenti sismiche (magli meccanici, sorgenti vibrazionali).

La percussione del terreno in un punto genera un treno d’onde (simile a quello che si osserva gettando un sasso nell’acqua) che si propaga nel terreno. Posizionando adeguatamente i geofoni è possibile registrare il tempo impiegato dall’onda sismica generata per percorrere lo spazio tra la sorgente e il ricevitore, e conseguentemente ricavarne la velocità. Effettuando molteplici energizzazioni lungo lo stendimento sismico si ottiene una tomografia sismica.

Il risultato ottenuto da questa tecnica d’indagine è una sezione bidimensionale del terreno in cui si osservano le velocità di propagazione delle onde sismiche.

I campi di applicazione di questa tecnica sono:

  • Ricostruzione dell’andamento stratigrafico del terreno;
  • Verifica della stabilità di versanti;
  • Verifica della stabilità di argini, terrapieni, opere di rinforzo;
  • Analisi delle caratteristiche meccaniche del terreno.

Una particolare applicazione della sismica a rifrazione è la tomografia sismica a rifrazione 3d.

Tale tecnica permette di investigare il terreno utilizzando una geometria di acquisizione del segnale totalmente arbitraria. Il risultato dell’indagine è dato da un volume nel quale viene mostrato l’andamento della velocità di propagazione delle onde sismiche.

Gli ambiti di applicazione sono i medesimi della più classica tomografia 2D, ma la risoluzione del dato è notevolmente superiore.

Per mostrare il potenziale della sismica a rifrazione 3D, abbiamo riportato due esempi di rilievi effettuati. Nella figura a destra si osserva una sezione estratta da un’indagine 3D, con sovrapposte delle prove penetrometriche eseguite. Come si può notare, il rifiuto meccanico del penetrometro corrisponde esattamente con le anomalie a media velocità riscontrate dalla rifrazione 3D.

Nella seconda immagine invece viene riportata l’esecuzione di una tomografia sismica 3D attorno ad un’abitazione. Come si può osservare dalla distribuzione delle velocità, al di sotto dell’edificio vi è una zona a bassa velocità allineata in direzione NW-SE che indica la presenza di un piano di rottura nel terreno proprio al di sotto della casa.

La tecnica d’indagine consente anche di inserire dei vuoti nel volume d’indagine, come si vede nel cubo elaborato, come seminterrati e cavità.