MASW (Multichannel Analysis of surface Waves)
IL metodo MASW è una tecnica di indagine indiretta (non invasiva), che permette di individuare il profilo delle velocità delle onde di taglio verticali Vs, basandosi sulla misura delle onde superficiali eseguita in corrispondenza di uno stendimento di geofoni posti sulla superficie del suolo. Il metodo MASW attivo consente la classificazione dei suoli perché fornisce il profilo delle velocità entro i primi 30m di profondità. Sulla base del profilo di velocità delle onde di taglio VS nei primi 30 m di profondità è possibile determinare una velocità equivalente VS30 rappresentativa del sito in esame, che consente di classificare il sito come suolo di tipo A, B, C, D, E, S1, S2 secondo il DM 14/01/08 (norme tecniche per le costruzioni) cap 3.2.2. La conoscenza del valore della Vs nella parte più superficiale è utile a stimare l'effetto di sito (l'amplificazione litologica). La VS30 non è una semplice media aritmetica delle Vsi dei singoli strati, ma è una velocità equivalente nei primi 30 m di profondità. Il metodo MASW che i più conoscono, (analizzando la dispersione dell'onda di Rayleigh considerando la velocità di fase) consiste nella registrazione delle onde di Rayleigh generate da una sorgente ad impatto verticale o da un cannoncino e poi vengono registrate tramite comuni geofoni a componente verticale. |
APPROFONDIMENTI
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In un mezzo stratificato come il terreno, le onde si propagano con diverse velocità di fase e velocità di gruppo, la natura dispersiva di queste onde fa si che onde ad alta frequenza con lunghezza d'onda corta si propagano negli strati più superficiali, mentre onde a bassa frequenza si propagano negli strati più profondi.
In generale un profilo lungo dello stendimento permette una migliore risoluzione nelle basse frequenze e quindi una maggiore profondità di indagine. Nelle analisi MASW e ReMi le velocità che si vanno a definire e analizzare si riferiscono a specifiche frequenze e vengono per questo dette Velocità di fase.
Le Velocità di gruppo invece si riferiscono a pacchetti di frequenze attorno ad una frequenza centrale.
Il profilo Vs30 con il metodo MASW può essere ricavato tramite l'inversione delle curve di dispersione delle onde di superficie Rayleigh.
La dispersione delle onde di superficie dipende dalle caratteristiche del sottosuolo (dalle sue variazioni verticali), dalla determinazione delle curve di dispersione è possibile ricavare le caratteristiche del mezzo ( la velocità delle onde di taglio e lo spessore degli strati).
Il calcolo del profilo di velocità delle onde di Rayleigh, V(fase)/Frequenza, viene quindi convertito nel profilo di Vs/profondità .
In generale un profilo lungo dello stendimento permette una migliore risoluzione nelle basse frequenze e quindi una maggiore profondità di indagine. Nelle analisi MASW e ReMi le velocità che si vanno a definire e analizzare si riferiscono a specifiche frequenze e vengono per questo dette Velocità di fase.
Le Velocità di gruppo invece si riferiscono a pacchetti di frequenze attorno ad una frequenza centrale.
Il profilo Vs30 con il metodo MASW può essere ricavato tramite l'inversione delle curve di dispersione delle onde di superficie Rayleigh.
La dispersione delle onde di superficie dipende dalle caratteristiche del sottosuolo (dalle sue variazioni verticali), dalla determinazione delle curve di dispersione è possibile ricavare le caratteristiche del mezzo ( la velocità delle onde di taglio e lo spessore degli strati).
Il calcolo del profilo di velocità delle onde di Rayleigh, V(fase)/Frequenza, viene quindi convertito nel profilo di Vs/profondità .
Queste onde viaggiano con una velocità correlata alla rigidezza della porzione del terreno interessato dalla propagazione e hanno il vantaggio di subire un'attenuazione geometrica inferiore rispetto alle onde P e SV perché si propagano secondo fronti d'onda cilindrici e non sferici. Inoltre le VS sono influenzate modestamente dalla presenza d'acqua a differenza delle Vp.
Oltre all'acquisizione di queste onde è utile e talvolta fondamentale anche acquisire le Onde di Love (altro tipo di onde superficiali) da analizzare congiuntamente alle Rayleigh per definire meglio il modello e aiutare nell'interpretazione.
Queste onde sono meno soggette a scattering e a generazione di modi superiori (rispetto le onde di Rayleigh che a volte si interlacciano in modo complesso).
Le analisi congiunte Rayleigh+Love hanno diversi aspetti positivi come:
Oltre all'acquisizione di queste onde è utile e talvolta fondamentale anche acquisire le Onde di Love (altro tipo di onde superficiali) da analizzare congiuntamente alle Rayleigh per definire meglio il modello e aiutare nell'interpretazione.
Queste onde sono meno soggette a scattering e a generazione di modi superiori (rispetto le onde di Rayleigh che a volte si interlacciano in modo complesso).
Le analisi congiunte Rayleigh+Love hanno diversi aspetti positivi come:
- vincolare meglio il modello
- stimare anisotropia onde VS
- spettri della componente trasversale (onde di Love) spesso molto più semplici da interpretare
La procedura per la determinazione del profilo VS/profondità è caratterizzata da quattro operazioni :
1. acquisizione in campo delle onde superficiali;
2. determinazione dello spettro di velocità dal quale vengono estratte le loro curve di dispersione;
3. individuazione della curva di dispersione sullo spettro di velocità;
4. inversione della curva di dispersione attraverso l'utilizzo di algoritmi genetici.
1. acquisizione in campo delle onde superficiali;
2. determinazione dello spettro di velocità dal quale vengono estratte le loro curve di dispersione;
3. individuazione della curva di dispersione sullo spettro di velocità;
4. inversione della curva di dispersione attraverso l'utilizzo di algoritmi genetici.
ReMi (Refraction Microtremor)
Il metodo REMI è una prospezione sismica passiva che si basa sulla misura delle onde superficiali generate dal rumore ambientale, caratterizzato da basse frequenze generalmente inferiori a 10Hz-15Hz.
Come nelle MASW ciò che si analizza è sempre la dispersione delle onde di superficie, l'unica differenza è che invece di provocare volontariamente l'impulso , nel caso ReMi si mira a raccogliere segnali generati da sorgenti di cui non si ha il controllo.
Nel caso delle analisi ReMi le sorgenti possono essere legate al traffico o ad attività che producono onde tali da essere appunto sfruttabili.
Il metodo REMI utilizza uno stendimento di geofoni verticali calibrati per registrare le onde superficiali , questo metodo non permette di determinare in maniera dettagliata il profilo di velocità delle onde di taglio nei primi 30m, ma utilizzando uno spettro di dispersione più verso le basse frequenze, ha il vantaggio di raggiungere gli strati di terreno-roccia più profondi di 30m, fino a circa 100m secondo Louie.
Vantaggi:
Il metodo REMI è una prospezione sismica passiva che si basa sulla misura delle onde superficiali generate dal rumore ambientale, caratterizzato da basse frequenze generalmente inferiori a 10Hz-15Hz.
Come nelle MASW ciò che si analizza è sempre la dispersione delle onde di superficie, l'unica differenza è che invece di provocare volontariamente l'impulso , nel caso ReMi si mira a raccogliere segnali generati da sorgenti di cui non si ha il controllo.
Nel caso delle analisi ReMi le sorgenti possono essere legate al traffico o ad attività che producono onde tali da essere appunto sfruttabili.
Il metodo REMI utilizza uno stendimento di geofoni verticali calibrati per registrare le onde superficiali , questo metodo non permette di determinare in maniera dettagliata il profilo di velocità delle onde di taglio nei primi 30m, ma utilizzando uno spettro di dispersione più verso le basse frequenze, ha il vantaggio di raggiungere gli strati di terreno-roccia più profondi di 30m, fino a circa 100m secondo Louie.
Vantaggi:
- Analisi più penetrativa delle MASW
- Necessita di assumere una sorgente del microtremore statica stazionaria proveniente da tutte le direzioni;
- L'acquisizione necessita di un tempo lungo almeno 10 minuti.
- Non si conosce la posizione della/e sorgenti. Se una sorgente risulta in linea con lo stendimento in pratica è come avere una MASW, se la sorgente è perpendicolare allo stendimento il segnale arriverà contemporaneamente su tutti gli geofoni.
- Gli Spettri ReMi sono più generici rispetto a un'acquisizione MASW
- Necessita di una lunghezza dello stendimento di almeno 50-60m (indicativo)
- Necessita di tempo di registrazione di almeno 5 minuti
- Numero di canali/Geofoni minimo di 16
- Non si possono usare dataset a raddoppiare il numero di canali (come si può fare nelle MASW)
- La sola ReMi non da la certezza del risultato e necessita eseguire sempre delle MASW
- Non consentono l'analisi delle onde di Love tranne situazioni assolutamente specifiche( sorgente in linea con lo stendimento, geofoni orizzontali perpendicolari allo stendimento, sorgente che genera nde di taglio)