Piattaforma Web per la geofisica applicata al campo ambientale e geotecnico (metodi e applicazioni). Elementi di Sismica a Riflessione e Georadar. Principi fisici e Caratterizzazione dei Materiali.
Questo corso riguarda gli aspetti teorici della propagazione delle onde sismiche e i principali legami tra caratteristiche di propagazione (velocità, attenuazione) e caratteristiche geometriche e fisico-meccaniche dei materiali del sottosuolo. Successivamente, saranno illustrati gli aspetti pratici dell'utilizzo dei metodi sismici a riflessione per la caratterizzazione dei suoli e delle rocce, delineando gli aspetti essenziali delle fasi di acquisizione, elaborazione ed interpretazione dei dati e le loro applicazioni in campo ingegneristico. Infine verranno dati alcuni cenni sul principio di funzionamento del GPR e sulle sue applicazioni pratiche.
Risposta sismica locale della stazione accelerometrica AQAMichele D'angelo
Nel caso di studio affrontato si è
sviluppata un’analisi di risposta sismica locale (RSL) nel centro della valle del fiume
Aterno; in termini di valori di picco, misure spettrali e misure integrali; ottenute
utilizzando input sismici selezionati da database nazionali, spettro compatibili ed da
relazioni numeriche. Infine, i risultati dell’analisi di RSL sono stati confrontati con i
segnali ottenuti dalle registrazioni relative il mainshock del 6 aprile 2009, in termini di
storie temporali, spettri di risposta
New design approach on rockfall Embankment Thomas Frenez
La costruzione di rilevati paramassi in terra rinforzata sta diventando una soluzione comune per la protezione dal fenomeno della caduta massi. Questo tipo di strutture risulta infatti veloce e semplice da realizzare, e ha un impatto ambientale ridotto grazie al veloce attecchimento della vegetazione dopo la costruzione. Nonostante la semplicità di costruzione, il comportamento dinamico di tali strutture in risposta all’impatto di blocchi in roccia risulta complesso da modellare; nel corso degli anni sono stati proposti ed utilizzati numerosi modelli di calcolo, basati su concetti afferenti la balistica, sul principio dell’urto anelastico o su formulazioni geotecniche di tipo empirico. Alla luce delle richieste della nuova normativa italiana, gli autori si propongono di mostrare un caso di applicazione di un nuovo modello di calcolo (Carotti et al., 2003; di Prisco C. e Vecchiotti M., 2004) alla progettazione di un rilevato paramassi nel Comune di Ala (TN), finanziato dalla Provincia Autonoma di Trento. Lo strumento è in grado di valutare non solo la profondità di penetrazione del blocco all’interno del rilevato, ma anche gli effetti di una possibile attivazione di un meccanismo di rottura più ampio all’interno dello stesso.
Il GIS nel monitoraggio delle attività di caveGeosolution Srl
Attraverso l'utilizzo di strumentazione laser scanner, integrata, per l’idonea georeferenziazione a strumentazione topografica tradizionale (stazione totale) e GNSS (Global Navigation Satellite System), è possibile acquisire, con altissimo dettaglio, nuvole di punti dalla quale ricostruire il modello tridimensionale del terreno (DTM - Digital Terrain Model), definito in modo tale da poter essere gestito in successive elaborazioni specialistiche CAD (Computer Aided Drafting) e GIS (Geographical Information System).
Questo corso riguarda gli aspetti teorici della propagazione delle onde sismiche e i principali legami tra caratteristiche di propagazione (velocità, attenuazione) e caratteristiche geometriche e fisico-meccaniche dei materiali del sottosuolo. Successivamente, saranno illustrati gli aspetti pratici dell'utilizzo dei metodi sismici a riflessione per la caratterizzazione dei suoli e delle rocce, delineando gli aspetti essenziali delle fasi di acquisizione, elaborazione ed interpretazione dei dati e le loro applicazioni in campo ingegneristico. Infine verranno dati alcuni cenni sul principio di funzionamento del GPR e sulle sue applicazioni pratiche.
Risposta sismica locale della stazione accelerometrica AQAMichele D'angelo
Nel caso di studio affrontato si è
sviluppata un’analisi di risposta sismica locale (RSL) nel centro della valle del fiume
Aterno; in termini di valori di picco, misure spettrali e misure integrali; ottenute
utilizzando input sismici selezionati da database nazionali, spettro compatibili ed da
relazioni numeriche. Infine, i risultati dell’analisi di RSL sono stati confrontati con i
segnali ottenuti dalle registrazioni relative il mainshock del 6 aprile 2009, in termini di
storie temporali, spettri di risposta
New design approach on rockfall Embankment Thomas Frenez
La costruzione di rilevati paramassi in terra rinforzata sta diventando una soluzione comune per la protezione dal fenomeno della caduta massi. Questo tipo di strutture risulta infatti veloce e semplice da realizzare, e ha un impatto ambientale ridotto grazie al veloce attecchimento della vegetazione dopo la costruzione. Nonostante la semplicità di costruzione, il comportamento dinamico di tali strutture in risposta all’impatto di blocchi in roccia risulta complesso da modellare; nel corso degli anni sono stati proposti ed utilizzati numerosi modelli di calcolo, basati su concetti afferenti la balistica, sul principio dell’urto anelastico o su formulazioni geotecniche di tipo empirico. Alla luce delle richieste della nuova normativa italiana, gli autori si propongono di mostrare un caso di applicazione di un nuovo modello di calcolo (Carotti et al., 2003; di Prisco C. e Vecchiotti M., 2004) alla progettazione di un rilevato paramassi nel Comune di Ala (TN), finanziato dalla Provincia Autonoma di Trento. Lo strumento è in grado di valutare non solo la profondità di penetrazione del blocco all’interno del rilevato, ma anche gli effetti di una possibile attivazione di un meccanismo di rottura più ampio all’interno dello stesso.
Il GIS nel monitoraggio delle attività di caveGeosolution Srl
Attraverso l'utilizzo di strumentazione laser scanner, integrata, per l’idonea georeferenziazione a strumentazione topografica tradizionale (stazione totale) e GNSS (Global Navigation Satellite System), è possibile acquisire, con altissimo dettaglio, nuvole di punti dalla quale ricostruire il modello tridimensionale del terreno (DTM - Digital Terrain Model), definito in modo tale da poter essere gestito in successive elaborazioni specialistiche CAD (Computer Aided Drafting) e GIS (Geographical Information System).
Strade & Autostrade - Una diagnostica non invasiva in ambito civile e struttu...Codevintec Italiana srl
Articolo pubblicato su Strade&Autostrade - Settembre 2020
Uno dei fattori che ha diffuso l’uso del georadar (GPR, Ground Penetrating Radar) è la sua caratteristica di indagare molteplici materiali, terreni o strutture. La tecnica georadar si basa sulla trasmissione delle onde elettromagnetiche in un mezzo e sulla
ricezione degli echi di ritorno. Ad ogni cambio di materiale o - meglio - ad ogni differenza di costante dielettrica del materiale attraversato, il segnale rimbalza verso l’antenna georadar: maggiore è la differenza dielettrica tra un materiale e l’altro, più forte sarà l’ampiezza del segnale ricevuto di ritorno e più chiara la sua individuazione. Le variazioni di costante dielettrica si trovano anche all’interno di uno stesso materiale, perché dipendono anche dalla densità e dall’umidità dei materiali stessi. Proprio per questo motivo, il georadar è una tecnica usata in un ampio spettro di applicazioni:
• mappatura dei sottoservizi;
• indagini strutturali;
• rilievi su pavimentazioni stradali, gallerie e ponti;
• porti e aeroporti;
• archeologia;
• ricerche stratigrafiche e geologiche;
• individuazione di cavità e oggetti sepolti;
• rilievi ambientali;
• indagini forensi;
• ricerca di ordigni bellici.
Studio e sviluppo di una soluzione circuitale per la simulazione di un rivela...DanieleMarchese6
Studio e sviluppo di una soluzione circuitale per la simulazione di un rivelatore THz basato su matrice di bolometri micromeccanici. Laurea triennale in ingegneria elettronica e informatica. Daniele Marchese.
Massimo Compagnoni: Principali aspetti geologici e fisici dei terremotiLuca Marescotti
Nell'ambito del tema generale "Costruzione del territorio, condizioni ambientali e rischi naturali", la lezione sui principali aspetti geologici e fisici dei terremoti.
Il contesto è il laboratorio tenuto dal 29 febbraio al 4 marzo 2016 presso il Politecnico di Milano: "Conoscenza e tecnologie appropriate per la sostenibilità e la resilienza in urbanistica - Knowledge and Appropriate Technologies for Sustainability and Resilience in Planning".
Strategie di valutazione della disponibilità idrica a breve e lungo termine n...Servizi a rete
Servizi a Rete TOUR 2022 | Presentazione di Claudio Mineo - Responsabile Gestione Sostenibile della Risorsa, Acea Ato 2 e Lucia Cisco - Weather Data Scientist, Hypermeteo
19-20 ottobre 2022, Centro Congressi La Fornace di Acea Ato 2 a Roma
Presentation By Marco Camerada (CRS4)
From EstateLab "La radiazione solare diretta in Sardegna" Seminar held on March 16th 2011
This presentation is about direct normal solar irradiance (DNI) measurement in Sardinia
Strade & Autostrade - Una diagnostica non invasiva in ambito civile e struttu...Codevintec Italiana srl
Articolo pubblicato su Strade&Autostrade - Settembre 2020
Uno dei fattori che ha diffuso l’uso del georadar (GPR, Ground Penetrating Radar) è la sua caratteristica di indagare molteplici materiali, terreni o strutture. La tecnica georadar si basa sulla trasmissione delle onde elettromagnetiche in un mezzo e sulla
ricezione degli echi di ritorno. Ad ogni cambio di materiale o - meglio - ad ogni differenza di costante dielettrica del materiale attraversato, il segnale rimbalza verso l’antenna georadar: maggiore è la differenza dielettrica tra un materiale e l’altro, più forte sarà l’ampiezza del segnale ricevuto di ritorno e più chiara la sua individuazione. Le variazioni di costante dielettrica si trovano anche all’interno di uno stesso materiale, perché dipendono anche dalla densità e dall’umidità dei materiali stessi. Proprio per questo motivo, il georadar è una tecnica usata in un ampio spettro di applicazioni:
• mappatura dei sottoservizi;
• indagini strutturali;
• rilievi su pavimentazioni stradali, gallerie e ponti;
• porti e aeroporti;
• archeologia;
• ricerche stratigrafiche e geologiche;
• individuazione di cavità e oggetti sepolti;
• rilievi ambientali;
• indagini forensi;
• ricerca di ordigni bellici.
Studio e sviluppo di una soluzione circuitale per la simulazione di un rivela...DanieleMarchese6
Studio e sviluppo di una soluzione circuitale per la simulazione di un rivelatore THz basato su matrice di bolometri micromeccanici. Laurea triennale in ingegneria elettronica e informatica. Daniele Marchese.
Massimo Compagnoni: Principali aspetti geologici e fisici dei terremotiLuca Marescotti
Nell'ambito del tema generale "Costruzione del territorio, condizioni ambientali e rischi naturali", la lezione sui principali aspetti geologici e fisici dei terremoti.
Il contesto è il laboratorio tenuto dal 29 febbraio al 4 marzo 2016 presso il Politecnico di Milano: "Conoscenza e tecnologie appropriate per la sostenibilità e la resilienza in urbanistica - Knowledge and Appropriate Technologies for Sustainability and Resilience in Planning".
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19-20 ottobre 2022, Centro Congressi La Fornace di Acea Ato 2 a Roma
Presentation By Marco Camerada (CRS4)
From EstateLab "La radiazione solare diretta in Sardegna" Seminar held on March 16th 2011
This presentation is about direct normal solar irradiance (DNI) measurement in Sardinia
Tutti a Iscol@ 2017, presentazione della Linea B2: Laboratori Extracurriculari Didattici Tecnologici.
L'iniziativa è promossa da: Regione Autonoma della Sardegna (Assessorato della Pubblica Istruzione);
Agenzia Regionale Sardegna Ricerche;
CRS4.
Ulteriori informazioni: http://iscola-lineab2.crs4.it/
Sardegna Ricerche
CRS4
Presentazione del progetto "Iscol@ Linea B": laboratori didattici innovativi finalizzati all’apertura al territorio delle Istituzioni scolastiche. Regione Autonoma della Sardegna, Agenzia Sardegna Ricerche, CRS4
I progressi tecnologici raggiunti nel campo delle strategie di sequenziamento degli acidi nucleici ("Next Generation Sequencing", NGS) permettono oramai di ottenere con facilità le informazioni contenute all’interno dell’intero genoma umano. Ma solo una piccola percentuale (stimata a 1,6%) del genoma umano viene tradotto nelle proteine che fanno funzionare il corpo umano. Il sequenziamento esomico ("Whole exome sequencing") si concentra proprio sulle parti del genoma che codificano le proteine ("i geni") perché la ricerca di varianti in tali regioni permette di trovare le modificazioni funzionali delle proteine che sono associate a malattie. Dovendo sequenziare solo circa 1/60 dell’intero genoma si ha la possibilità di avere una migliore accuratezza e di ridurre tempi e costi del sequenziamento. Per questo motivo il sequenziamento esomico è diventato uno dei metodi di diagnosi genetica più utilizzato dai medici (sopratutto nel caso in cui non ci siano ipotesi sui geni coinvolti nella malattia).
The presentation discusses a new method for imaging seismic data that was recently implemented on the SmartGeo cloud computing portal (https://smartgeo.crs4.it/enginframe/eiagrid/eiagrid.xml). The method is particularly suited for near-surface applications such as geotechnical engineering or environmental studies. It is shown that instead of limiting the stacking velocity analysis to single Common-Midpoint-Gathers, groups of neighboring Common-Midpoint-Gathers gathers are considered to identify entire reflection surfaces in the data. As a result the extracted kinematic properties of the subsurface, e.g. wave-propagation velocities, are more reliable and the final data stacking leads to a more detailed subsurface image even in case of noisy prestack data and laterally strongly variable velocities. In the second part of the presentation, the successful application of the proposed method is discussed in a case study based on a ultra-shallow seismic SH-wave data set recorded close to Teulada, Sardinia, Italy.
Valentina Spanu: esempi di applicazioni di GIS Partecipativo; gestione delle riserve idriche, energia solare, ristrutturazione di un edificio scolastico in Marocco; riduzione del rischio di disastro naturale in Georgia.
Alfonso Damiano (Università di Cagliari) Tecnologie ICT per le reti intelligenti di energia - evoluzione dei sistemi di distribuzione elettrica, anche con riferimento alla situazione della Regione; smart grid, micro grid e virtual power plant; stato della ricerca nel settore; potenzialità offerte dall'integrazione tra sistema elettrico e sistema della mobilità; reti intelligenti in una visione di smart city.
Workshop organizzato dal CRS4 nell'ambito della Collana di seminari per la valorizzazione e trasferimento dei risultati della Ricerca.
Viene illustrato il problema della raccolta efficiente e scalabile dei dati da potenziali sorgenti di Big Data. Inoltre verrà fatta una carrellata su alcuni tra i più popolari software utilizzabili in una pipeline di data streaming in realtime e/o batch analysis.
La caratterizzazione chimico-analitica del profilo metabolico di una serie di pazienti di sindrome fiobromialgica e di controlli, è stata integrata con un approccio modellistico per validare l'ipotesi che i lipidi sovra-rappresentati nei pazienti fossero in grado di interagire, attivandolo, con il recettore deputato alla modulazione dei meccanismi biologici del dolore, il PAFR, in maniera simile a quanto fatto dal ligando endogeno PAF. Al momento attuale non esistono test di laboratorio o marcatori biologici che possano confermare lo stato di malattia, per cui questo approccio rappresenta un primo passo verso la definizione di biomarcatori per la diagnosi e per il monitoraggio.
Innovazione e infrastrutture cloud per lo sviluppo di applicativi web e mobile orientato alla geomatica in contesto Smart City. Roberto Demontis (CRS4)
Viene presentato e discusso (in inglese) in dettaglio l'utilizzo della piattaforma EIAGRID/SmartGEO in due casi studio significativi per le applicazioni geotecniche e ambientali. Al termine, l'utente interessato dovrebbe essere in grado di utilizzare in modo autonomo la piattaforma attraverso il portale SmartGEO.
Viene descritta la piattaforma EiAGRID/SmartGeo, un portale di calcolo e analisi dati per sismica a riflessione e acquisizioni GPR multioffset, che mette a disposizione dell'utente una serie di servizi di calcolo e di processing accessibili attraverso un'interfaccia Web basata su un'infrastruttura Grid. La piattaforma consente all'utente in campo, tramite un dispositivo client (laptop, PC, tablet, etc.), di usufruire di una serie di servizi computazionali che risiedono e girano su server remoti, secondo il paradigma SaaS (Software as a Service). Verranno illustrate le soluzioni modellistiche e tecnologiche adottate e alcuni risultati ottenuti su dati reali.
1. 1
Geofisica
Applicata
Piattaforma
WEB
per
la
geofisica
applicata
al
campo
ambientale
e
geotecnico
(metodi
e
applicazioni)
ELEMENTI DI SISMICA A RIFLESSIONE E GEORADAR
Parte 1:
Principi fisici e Caratterizzazione dei materiali
Gian
Piero
Deidda
Dipartimento
di
Ingegneria
Civile
e
Ambientale
e
Architettura
UNIVERSITÀ
DI
CAGLIARI
Cagliari,
15
Maggio
2015
2. 2
Metodi geofisici
?
Misurare direttamente delle
grandezze fisiche (grandezze
desiderate) che caratterizzano
il sottosuolo: velocità sismiche,
attenuazione, resistività,
densità, ecc. ecc.
Ciò che vorremmo fare Ciò che possiamo fare
Misurare delle grandezze
fisiche sulla superficie del
suolo che abbiano qualche
legame con le grandezze
fisiche desiderate.
3. 3
Metodi sismici
?
Misurare direttamente i
parametri (visco-)elastici dei
materiali nel sottosuolo.
Ciò che vorremmo fare Ciò che possiamo fare
Misurare ampiezze e tempi
di percorrenza delle onde
sismiche sulla superficie del
suolo.
4. 4
Metodi elettromagnetici
?
Misurare direttamente i
parametri elettromagnetici
costitutivi (conducibilità
elettrica, permettività elettrica,
permeabilità magnetica, ecc.)
dei materiali del sottosuolo.
Ciò che vorremmo fare Ciò che possiamo fare
Misurare la resistività
apparente, le ampiezze e i
tempi di percorrenza delle
onde elettromagnetiche.
6. 6
Un’onda sismica è uno stato “meccanico”
di non-equilibrio, definibile da una
grandezza fisica meccanica (sforzo,
deformazione, spostamento, velocità,
accelerazione, …), che si propaga da un
punto all’altro di un mezzo (non il vuoto)
COS’È UN’ONDA SISMICA?
7. 7
COS’È UN’ONDA SISMICA?
2a EQUAZIONE DI NEWTON
LEGGI COSTITUTIVE
• ELASTICITÀ
LINEARE
• VISCOELASTICITÀ
LINEARE
Legge di Hooke
Legge di Hooke
Legge di Newton
Esempi
+
8. 8
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
xx xy xz
xy yy yz
xz yz zz
Tij
Cijkl
ekl
9 9
81
ELASTICITÀ LINEARE
Legge di Hooke
9. 9
LEGGE DI HOOKE GENERALIZZATA
Componentidi
sforzonormale
Componenti di
sforzo tangenziale
Parametri
di Lamé
I parametri di Lamé sono
caratteristici di ciascun materiale
e ne definiscono completamente il
comportamento in campo elastico
Materiali isotropi
10. 10
Modulo di Young
Modulo di compressibilità
Modulo di taglio
Rapporto di Poisson
Modulo di Lamè
MODULI ELASTICI – MATERIALI ISOTROPI
11. 11
Funzione di rilassamento
(81 parametri viscoelastici)
Materiali viscoelastici isotropi
materiali
viscoelastici
materiali
elastici
VISCOELASTICITÀ LINEARE
Relazione generalizzata Sforzi-deformazioni
14. 14
Non-equilibrio degli sforzi
Se in un punto di un mezzo materiale esiste un non-equilibrio (un
gradiente) degli sforzi, allora questo stato di non-equilibrio si propaga
mediante onde a tutti gli altri punti del mezzo
COS’È UN’ONDA SISMICA?
Massa volumica Vettore spostamento
17. 17
Un’onda elettromagnetica è uno stato
“elettromagnetico” di non-equilibrio,
definibile da una grandezza fisica
elettromagnetica (campo elettrico, campo
magnetico, …) che si propaga da un punto
all’altro di un mezzo (anche il vuoto)
COS’È UN’ONDA
ELETTROMAGNETICA?
18. 18
LEGGE DI FARADAY
LEGGE DI AMPÈRE
LEGGE DI OHM
LEGGI COSTITUTIVE
LEGGE DI GAUSS (PER IL CAMPO ELETTRICO E)
LEGGE DI GAUSS (PER IL CAMPO MAGNETICO H)
1
2
3
4
6
5
7
EQUAZIONI DI MAXWELL
19. 19
EQUAZIONI DEI CAMPI EM
Campo elettrico Campo magnetico
DOMINIO DEL TEMPO
DOMINIO DELLA FREQUENZA
PROPAGAZIONE DEI CAMPI EM
IN UN MEZZO CONDUTTIVO
(CAMPI DIFFUSIVI) PROPAGAZIONE ONDULATORIA DEI CAMPI
EM
(FREQUENZE > 10 MHZ – ONDE RADAR)
26. 26
ELEMENTI DI SISMICA A RIFLESSIONE E GEORADAR
Parte 2:
Acquisizione ed Elaborazione Dati
Geofisica
Applicata
Piattaforma
WEB
per
la
geofisica
applicata
al
campo
ambientale
e
geotecnico
(metodi
e
applicazioni)
Gian
Piero
Deidda
Dipartimento
di
Ingegneria
Civile
e
Ambientale
e
Architettura
UNIVERSITÀ
DI
CAGLIARI
Cagliari,
15
Maggio
2015
29. 29
SISMICA A RIFLESSIONE
La Sismica a Riflessione è una tecnica di imaging
geofisico.
I segnali sismici generati sulla superficie del suolo e riflessi
dalle interfacce che separano materiali con differenti
caratteristiche ‘’elastiche’’ vengono captati in superficie,
registrati in forma digitale, ed utilizzati per produrre
un’immagine del sottosuolo che può essere interpretata
geologicamente.
TECNICA DI ‘‘IMAGING’’
30. 30
Tx Rx
Il GPR è una tecnica di imaging geofisico.
I segnali elettromagnetici generati sulla superficie del suolo e
riflessi dalle interfacce che separano materiali con differenti
caratteristiche ‘’elettriche’’ vengono captati in superficie,
registrati in forma digitale, ed utilizzati per produrre
un’immagine del sottosuolo che può essere interpretata
geologicamente.
GROUND PENETRATING RADAR - GEORADAR
TECNICA DI ‘‘IMAGING’’
32. 32
hCOEFFICIENTE DI RIFLESSIONE
SISMICA A RIFLESSIONE E GPR
MODELLO CONVOLUZIONALE
t
*
RIFLETTIVITÀ
TRACCIASISMICA
TRACCIARADAR
SEGNALE SORGENTE
Z =
Impedenza acustica
Impedenza intrinseca
33. 33
SISMICA A RIFLESSIONE
Sismica a Riflessione multi-offset
L’elaborazione e la ricomposizione geometrica dei segnali
multi-offset producono un’immagine del sottosuolo che può
essere interpretata geologicamente.
TECNICA DI ‘‘IMAGING’’
34. 34
Imaging sismico 2D: dalla Geologia alla Sezione Sismica
GEOLOGIA
RECORDS
ACQUISIZIONE
SISMICA A RIFLESSIONE
38. 38
Il NMO è la differenza tra il tempo di
arrivo di un segnale riflesso ad un
offset x, t(x), e il tempo di andata e
ritorno ad offset zero, T0.
Per piccoli offsets esso può essere
approssimato da
NORMAL
MOVE
OUT
PRINCIPI
GENERALI
39. 39
Senza correzione NMO Dopo correzione NMO
CMP
x = 0
Multi-Offset Zero-Offset
PRINCIPI
GENERALI
42. 42
“There are some areas where good data cannot
be obtained. There are even areas where bad
data cannot be obtained. However, in areas of
good data, it is always possible to obtain bad or
no data. Every area has its own character; thus,
what works in some circumstances will not work
everywhere. Therefore, it is desirable to design
data acquisition parameters for obtaining the
best quality data possible for the given
objective.”
Determinazione dei parametri di acquisizione
From Steeples (1986)
43. 43
Lunghezza di registrazione
Intervallo di campionamento
Far-offset
Near-offset
Distanza tra i geofoni
Tipo di stendimento
… …
Selezione dei
Parametri
Cosa vogliamo
vedere?
Cosa ci occorre per
vederlo?
Come ottenere ciò che ci
occorre per vederlo?
Determinazione dei parametri di acquisizione
44. 44
Parametri di acquisizione - Sismica
Lunghezza di registrazione
1. La lunghezza (tempo) di registrazione deve essere
abbastanza lunga per consentire di registrare, con
sufficiente sicurezza, gli arrivi dall’interfaccia più profonda
(considerando la massima distanza scoppio-ricevitore per
tener conto del NMO).
2. La lunghezza di registrazione determina anche la
risoluzione spettrale:
Pertanto, quando si ha la necessità di eseguire un’analisi
spettrale dettagliata, la lunghezza di registrazione deve
essere sufficientemente grande.
45. 45
Intervallo di campionamento Δt
Teorema del Campionamento
In pratica
L’intervallo di campionamento deve essere sufficientemente
piccolo affinché le massime frequenze attese vengano
registrate senza aliasing temporale.
Parametri di acquisizione - Sismica
46. 46
Offset massimo
Il valore ottimale della massima distanza sorgente-ricevitore
scaturisce da un compromesso che tiene conto di:
1. Normal Move Out
2. NMO stretching – Stiramento tracce per correzione NMO
3. Riflessioni supercritiche
Parametri di acquisizione - Sismica
47. 47
Offset massimo - NMO
Applicando la condizione:
Minimo valore di Xmax
Parametri di acquisizione - Sismica
54. 54
Spaziatura geofoni Δx
Teorema del Campionamento
La spaziatura tra i geofoni deve essere sufficientemente
piccola affinché i massimi numeri d’onda (più propriamente,
frequenze spaziali) attesi vengano registrati senza aliasing
spaziale.
Parametri di acquisizione - Sismica
56. 56
Risoluzione
La risoluzione definisce la capacità di vedere separati due
punti posti a piccola distanza l’uno dall’altro.
La risoluzione, distinta in risoluzione verticale e risoluzione
laterale, dipende dalla lunghezza d’onda dominante, definita
da:
Parametri di acquisizione - Sismica
57. 57
Risoluzione verticale
La risoluzione verticale, così come definita sopra, implica
solamente la distinguibilità tra le ondine riflesse dal tetto e dal
letto di uno strato sottile
Massima risoluzione verticale =
Parametri di acquisizione - Sismicatempofrequenza
59. 59
Parametri di acquisizione - Georadar
Frequenza centrale dell’antenna – banda spettrale
Ampiezza
(dB)
0
-‐3
Banda spettrale
La frequenza massima
del segnale emesso è ben
superiore alla frequenza
centrale dell’antenna!!
In pratica
60. 60
Parametri di acquisizione - Georadar
Frequenza centrale dell’antenna
MHz
MHz
RISOLUZIONE DESIDERATA
LIMITAZIONE «CLUTTERING» (PICCOLE ETEROGENEITÀ)
SCELTA DELLA FREQUENZA CENTRALE
61. 61
Parametri di acquisizione - Georadar
Lunghezza di registrazione
La lunghezza (tempo) di registrazione deve essere abbastanza
lunga per consentire di registrare, con sufficiente sicurezza, gli
arrivi dall’obiettivo (più profondo), considerando la massima
distanza tra le antenne nel caso di acquisizione multi-offset.
Profondità dell’obiettivo
Velocità ipotizzata (o stimata)
62. 62
Parametri di acquisizione - Georadar
Intervallo di campionamento temporale
Come nel caso della Sismica, discende dal teorema del
campionamento.
In pratica:
63. 63
Parametri di acquisizione - Georadar
Intervallo di campionamento spaziale – Intervallo tra le tracce
Come nel caso della Sismica, discende dal teorema del
campionamento.
[MHz]
[m]
66. 66
ELABORAZIONE DATI
L’elaborazione dei dati sismici a riflessione consiste nel
“manipolare” le registrazioni (shot records) e
presentarle in modo che possano essere interpretate
geologicamente.
Gli obiettivi dell’elaborazione sono:
1- enfatizzare i segnali riflessi attenuando gli altri segnali
(rumori), e
2- ricomporre geometricamente i segnali riflessi al fine di
produrre una sezione sismica “zero-offset”, cioè come se
fosse stata acquisita con sorgente e ricevitore nella
stessa posizione
68. 68
Moveouts – Ritardi temporali
I moveouts tra una traccia e l’altra dipendono dalla
combinazione di cause dinamiche and statiche:
Si definisce Moveout il ritardo temporale tra i segnali
riflessi da uno stesso riflettore.
1- Normal Moveout (NMO), causato dalla diversa
distanza tra sorgente e ricevitori;
2- Dip Moveout (DMO), causato dalla pendenza dei
riflettori;
3- Variazioni topografiche (diverse quote di sorgenti e
ricevitori);
4- Variazioni laterali di velocità nell’”aerato”
69. 69
Senza correzione NMO Dopo correzione NMO
CMP
x = 0
Correzione per NMO
Multi-Offset Zero-
Offset
70. 70
a) Riflessione con NMO
b) Correzione con velocità troppo alta
c) Correzione con velocità troppo bassa
d) Correzione con velocità esatta
Correzione per NMO
Procedura ‘Trial and error’
71. 71
Analisi di Velocità
L’analisi di velocità è una delle più importanti fasi
nell’elaborazione dei dati sismici a riflessione.
Senza una buona analisi di velocità le riflessioni non
vengono ben rappresentate sulla sezione Stack.
L’analisi di velocità è la fase di elaborazione che
permette la stima delle velocità di stack delle riflessioni
L’analisi di velocità è essenzialmente una procedura di
modellizzazione diretta di tipo trial-and-error.
72. 72
Spettri di velocità
Funzioni di coerenza
Semblance
Somma
Covarianza
Semblance CMP gather con e
senza iperboli interpretate
74. 74
Analisi di Velocità
Georadar monostatico - Diffrazioni
Tempo(ns)
Tempo(ns)
Distanza (m)Profondità(m)
Profondità(m)
h
B
A
X
IPERBOLE DI DIFFRAZIONE
75. 75
Eseguita la correzione per NMO e applicate le correzioni statiche residue
le tracce di una famiglia CMP vengono sommate producendo una singola
traccia stack con un elevato rapporto segnale/rumore.
CMP Gather
con NMO
CMP Gather
senza NMO Traccia Stack
L’insieme di tutte le tracce stack, una per ogni posizione CMP,
costituisce la Sezione Stack o Sezione Zero-Offset
CMP STACKING
76. 76
Posizione CMP
Velocità di stack (m/s)
Tempo(s)
Tempo(s)
Tempo(s)
Tempo(s)
Esempio di Sezione sismica
con campo di velocità
77. 77
(300, 200)
(500, 300)
V=1500 m/s
Migration collapses diffracting
hyperbolas and moves (migrates)
the image of a reflecting
interface in its true position
Perché la Migrazione?
78. 78
CMP stack
CRS stack
Il CRS stack utilizza più famiglie CMP per
produrre una traccia stack e lo fa in modo
automatico sulla base di tre funzioni di
coerenza. Il risultato ha un più elevato rapporto
segnale/disturbo.
La procedura standard CMP trasforma le
famiglie CMP in una singola traccia
stack.
• Non necessita di un modello di velocità;
• Tre parametri (α, RNIP e RN) anziché la VNMO;
• Totalmente (o quasi) automatizzata
CRS
STACK
MIGLIORAMENTO
ELABORAZIONE
DATI
81. 81
Campi di Applicazione
Sismica a riflessione superficiale
Ingegneria Ambientale
Idrogeologia
Ingegneria Sismica e Geotecnica
• Geometria dei corpi di discarica
• Topografia del basamento impermeabile
• Verifica degli spessori dei materiali di chiusura
• Determinazione dei confini dell’acquifero
• Stima di alcuni parametri idrogeologici
(porosità, contenuto in fluidi, …)
• Risposta sismica locale
• Caratterizzazione geotecnica dei terreni
82. 82
Campi di Applicazione
Georadar
Ingegneria Ambientale
Idrogeologia
Ingegneria Geotecnica
• Monitoraggio prove di portata
• Stima del contenuto in acqua dei suoli
• Analisi sedimentologica
• Caratterizzazione di discariche
• Individuazione di fusti sepolti
• Monitoraggio dei flussi di contaminante
• Caratterizzazione della fratturazione del bedrock
• Profondità del basamento
83. 83
L’individuazione delle riflessioni sulle registrazioni grezze è
essenziale per un corretto e appropriato utilizzo della Sismica a
Riflessione e del GPR. La capacità di riconoscere i limiti del metodo,
di modificare i parametri di acquisizione, di cambiare strumentazione,
o di decidere di terminare l’acquisizione è una caratteristica
professionale che garantisce qualità.
Una sufficiente esperienza nell’apprezzare che i metodi geofisici non
sempre funzionano e la buona fede nell’ammetterlo è fondamentale
per un efficace utilizzo degli stessi nella caratterizzazione dei siti.
Un’attenta valutazione delle caratteristiche del sito e degli obiettivi di
interesse fornisce importanti informazioni sull’applicabilità del metodo,
ma niente può sostituire un’attenta ed esperta analisi di un test sul
campo (field walkaway test data).
La sismica a riflessione superficiale e il GPR non sempre
funzionano!!!
OSSERVAZIONE
IMPORTANTE
84. 84
Anche nei casi in cui funziona, attenzione a …
… ai falsi riflettori
89. Risposta Sismica Locale
La RISPOSTA SISMICA LOCALE è un insieme
di modifiche in ampiezza, durata e
contenuto in frequenza che un moto
sismico, relativo ad una formazione
rocciosa di base (il basamento), subisce
attraversando gli strati di terreno sovrastanti
fino alla superficie.
BASAMENTO
90. PERIODO
DI
RISONANZA
V1H
V2
FUNZIONE DI TRASFERIMENTOρ1
ρ2
FATTORE
AMPLIFICAZIONE
Risposta Sismica Locale
91. PERIODO
DI
RISONANZA
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
IL PERIODO DI RISONANZA DI UN SITO PUÒ ESSERE
STIMATO DIRETTAMENTE DALLA SEZIONE STACK
Risposta Sismica Locale
92. STIMA DEL RAPPORTO DI SMORZAMENTO D
Frequenza,
Y
m = coeff. angolare
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Tempo(s)
0 6 9-3
Offset (m)
Attenuazione anelastica
93. Caratterizzazione di un basamento fratturato
T R
T R
Diffrazioni
R
T
Time slice
fratture
fratture
fratture
2D
3D
Pozzo