relazione campagna geognostica1 - Comune di Grumento Nova · da 10-14 Hz per le onde di taglio...

REGOLAMENTO URBANISTICO Legge Regionale n° 23 ( art.16 ) dell’11/08/1999

“Tutela, Governo ed Uso del Territorio”

COMUNE DI GRUMENTO NOVA PROVINCIA DI POTENZA

Indagine Geofisica

Il geologo Dott. Domenico Melfi

Il geologo Dott. Raffaele Giampietro

Dott. Geol. Domenico MELFI – Dott. Geol. Raffaele GIAMPIETRO

Via B. Maiorino, 91 - 85050 GRUMENTO NOVA (PZ) Tel. / Fax +39 0975 – 65475 - E-mail: [email protected] – [email protected]

Maggio 2012

INDAGINE GEOFISICA

OGGETTO: Indagine sismica a corredo del Regolamento

Urbanistico del Comune di Grumento Nova

LOCALITA’:

Comune di Grumento Nova (PZ)

INDAGINI ESEGUITE:

n° 8 profili sismici a rifrazione; n° 5 indagini sismiche passive con metodologia ReMi

Matera, Novembre 2006

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1. PREMESSA La presente campagna di indagini geofisiche è stata condotta a corredo di

uno studio inerente la realizzazione del regolamento urbanistico ai sensi della

Legge Regionale n° 23 (art.16) dell’11/08/1999 “Tutela, governo ed uso del

Territorio” del Comune di Grumento Nova (PZ), al fine di definire la stratigrafia

del sottosuolo, determinare i principali parametri sismoelastici dei terreni

interessati e di classificarli sulla base della normativa vigente in materia di

zonazione sismica (D. P. C. M. n.3274 del 20 marzo 2003).

La campagna di prospezioni geofisiche ha visto la realizzazione di:

n. 8 Profili sismici a rifrazione con misura diretta di onde P ed S a n.24 canali

con misura diretta delle velocità delle onde di compressione (onda P) ed

onde di taglio (onda S).;

n. 5 Indagine sismica passiva con metodo Re.Mi.;

Di seguito si riportano i commenti sulle metodologie di indagine adottate

ed i relativi risultati .

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2. INDAGINE SISMICA A RIFRAZIONE 2.1 - Strumentazione adottata

Sismografo Mod. PASI 16SG24: acquisizione con risoluzione di 16-24 bit,

con 24 canali con segnale analogico/digitale memorizzato direttamente sullo

strumento; trasferimento dati su PC e filtraggio del segnale con filtri passa

basso con frequenza principale di taglio a 250 Hz;

Apparato di ricezione per Sismica di Superficie in onda P ed S: n.24

geofoni marca PASI 6-14 Hz, per onda P e n.24 geofoni marca PASI 10-14

Hz per onda S, entrambi con time break sincrono con la sorgente di energia;

Sorgente di Energia: nell’esecuzione dei profili sismici si è utilizzato per

l’onda P una mazza battente superficiale tipo "Hammer Blow" da 8 Kg.

Anche per le onde S è stata utilizzata una mazza battente superficiale tipo

"Hammer Blow" da 8 Kg che orizzontalmente impatta sulle facce verticali di un

parallelepipedo in ferro, assicurato al terreno tramite alette metalliche solidali

con il parallelepipedo ed infisse nel terreno.

Trattamento dati: display sismogrammi, lettura first break points per le

onde P ed S (FBP), analisi delle intensità dei segnali sismici.

Programmi di trattamento ed interpretazione dati utilizzati:

Per i profili sismici si è utilizzato il “WINSISM” - Geosoft

Si è proceduto alla costruzione delle dromocrone, definizione delle

velocità dei sismostrati tramite programma di regressione lineare, e per la

determinazione delle profondità tramite i metodi di Intercept Time.

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2.2 - Metodologia adottata

Profili sismici in onda P e S

La tecnica di esecuzione della sismica a rifrazione, consiste nel rilevare a

distanze orizzontali variabili rispetto ad un punto di origine, gli arrivi di onde

sismiche di compressione con appositi geofoni da 6-14 Hz (onde P) e geofoni

da 10-14 Hz per le onde di taglio (onde S), generate da una sorgente di

impulsi sismici, e rifratte da discontinuità geologico-strutturali.

La velocità di propagazione delle onde sismiche (Vp), costituisce il

parametro discriminante per la determinazione della natura litologica dei

mezzi investigati.

Lo schema adottato nell’esecuzione del profilo (vedi fig. n.1) consta di

generalmente di n.7 battute: n.2 battute (02-06) agli estremi dei rilievo, n.1

internamente al rilievo (04) in posizione centrale, n.2 battute in posizioni

intermedie allo stendimento (03-05) ed in fine sono stati eseguiti n.2 battute

(01-07) all’esterno dello stendimento ad una distanza di 25 mt in esterno allo

stendimento denominati off-set.

Tale configurazione è stata utilizzata per gli stendimenti SS1 ed SS3

mentre per gli stendimenti SS 2, SS 4, SS 5, SS6, SS7 ed SS8 non sono stati

eseguiti gli scoppi di off-set, a causa della mancanza di spazio lungo la

direttrice dello stendimento.

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Fig. n.1 – Schema del profilo sismico

Il tipo di indagine svolta ha permesso di tracciare il diagramma delle

velocità e di ottenere una sufficiente ricopertura di dati (informazioni sullo

stesso rifrattore da energizzazioni diverse) consentendo di ricavare le

giaciture dei livelli rifrattori, riducendo infine il margine di errore in una

investigazione di tipo indiretto.

Per le onde S sono state eseguite n.2 battute nelle stesse posizioni

utilizzate per ler onde P nei punti 02 e 06.

Si sono ottenute le velocità dei rifrattori in corrispondenza di ciascun

scoppio, tramite il metodo del tempo reciproco (reciprocal time).

Dopo aver determinato il tempo totale (total time), si sono definite

profondità e velocità dei rifrattori sotto ciascun geofono con il metodo di

regressione lineare.

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Dalla valutazione delle velocità di propagazione delle onde P ed S, è stato

possibile risalire ad alcuni parametri dinamici dei terreni investigati quali:

− coefficiente di Poisson;

− modulo di Young;

− modulo di taglio;

− modulo di compressibilità;

− rigidità sismica.

E’ importante precisare che i valori elastici potrebbero risultare più elevati

di quelli statici forniti da prove di carico in situ in quanto gli impulsi sismici

sono di breve durata e le sollecitazioni ad essi associate sono relativamente

modeste e rientrano nel campo delle deformazioni istantanee.

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2.3 - Risultanze dei rilievi sismici

L’intera area interessata dall’indagine sismica è situata in una zona

pianeggiante, ciò non ha reso necesario in fase di interpretazione dei dati,

eseguire la correzione topografica della quota dei vari geofoni.

Di seguito si riportano i dati delle velocità delle onde P ed S, e le

profondità dei rifrattori al di sotto dei rilievi condotti.

PROFILO SS1

Dall'analisi della sezione sismostratigrafica SS1, si evidenziata la

presenza di tre sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo

investigato di corpi con un discreto contrasto di velocità.

− 0 – 0.80 mt: Vp= 290 – 300 m/s e Vs= 125 m/s; − 0.80 – 4.0 mt: Vp= 820 – 870 m/s e Vs= 295 m/s; − 4.0 – 20.0 mt: Vp= 2450 – 2500 m/s e Vs= 765 m/s. Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 586 m/s PROFILO SS2


presenza di due sismostrati, a testimonianza della presenza nel sottosuolo


− 0 – 1.80 mt: Vp= 300 - 390 m/s e Vs= 190 - 200 m/s; − 1.80 – 20.0 mt: Vp= 1200 - 1250 m/s e Vs= 590 - 600 m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 530 m/s

PROFILO SS3




− 0 – 1.40 mt: Vp= 290 - 350 m/s e Vs= 180 - 200 m/s;

8

− 1.40 – 21.0 mt: Vp= 1420 - 1480 m/s e Vs= 620 - 640 m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 563 m/s

PROFILO SS4




− 0 – 0.40 mt: Vp= 400 -450 m/s e Vs= 180 - 200 m/s; − 0.40 – 2.5 mt: Vp= 790 - 820 m/s e Vs= 390 - 400 m/s; − 2.50 – 20.0 mt: Vp= 2580 – 2610 m/s e Vs= 710 – 730 m/s Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 647 m/s

PROFILO SS5





PROFILO SS6




− 0 – 0.50 mt: Vp= 830 - 860 m/s e Vs= 320 - 360 m/s; − 0.50 – 5.5 mt: Vp= 1850 - 1900 m/s e Vs= 600 - 620 m/s; − 5.5 – 25.0 mt: Vp= 3800 - 3830 m/s e Vs= 860 - 900 m/s. Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 782 m/s

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PROFILO SS7




− 0 – 1.10 mt: Vp= 210 - 240 m/s e Vs= 120 - 130 m/s; − 1.10 – 20.0 mt: Vp= 1220 - 1280 m/s e Vs= 710 - 730 m/s; Dai valori delle onde di taglio (Vs) si è stimato un valore di Vs30= 601 m/s PROFILO SS8





Per maggiori dettagli si rimanda all’Allegato n.1

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3. INDAGINE SISMICA PASSIVA RE.MI. Strumentazione adottata

Sismografo Mod. PASI 16SG24: acquisizione con risoluzione di 16-24 bit, con

24 canali con segnale analogico/digitale memorizzato direttamente sullo strumento;

trasferimento dati su PC;

Apparato di ricezione: 24 geofoni verticali marca PASI 4.5 Hz.

Sorgente di Energia costituita da rumore ambientale.

Tempo di acquisizione 32 sec.

Intervallo di campionamento 2 ms.

Analisi di Laboratorio Software SeisOpt Re.Mi. della Optim

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Metodologia adottata

La tecnica di esecuzione dell’indagine Re.Mi. (Refraction Microtremor),

permette di valutare la velocità media delle onde S relativamente al volume di

suolo sotteso dallo stendimento messo in opera.

Pertanto, con questo metodo passivo, è possibile stimare con buona

accuratezza il valore di Vs30 che rappresenta la velocità media delle onde S

lungo una colonna di 30 m.

Questa indagine consiste nell’ analizzare le onde superficiali di Rayleigh

che rappresentano un particolare tipo di onde che si trasmettono sulla

superficie della crosta terrestre e sono il risultato dell’interferenza tra le onde

di pressione (P) e le onde di taglio (S).

L’analisi dei microtremori prodotti dal rumore ambientale permette di

discriminare con buona approssimazione le Onde di Rayleigh da altri arrivi

sismici e quindi permette il riconoscimento delle velocità di fase libera rispetto

a quelle apparenti.

L’elaborazione del segnale consiste nel produrre una trasformata in due

dimensioni “lentezza-frequenza” che analizza la propagazione del rumore

ambientale e viene rappresentato da uno spettro di potenza su un grafico p-f

(Fig.1) sul quale si esegue un picking, i cui valori vengono successivamente

distribuiti su un diagramma Periodo-Velocità di Fase.

Successivamente l’analisi della curva di dispersione ottenuta fornisce il

valore di Vs30 caratteristico del suolo.

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Fig.2 – Spettro di potenza

La registrazione dei microtremori è stata eseguita con un sismografo Mod.

PASI 16SG24 con risoluzione a 24 bit, come sensori di misura si è utilizzato un set

di 24 geofoni da 4.5 Hz , il tempo di acquisizione è stato di 32 secondi con intervallo

di campionamento di 2 ms per un totale di 16000 campioni acquisiti.

Per una più corretta analisi dei dati sono state effettuate 10 misurazioni distinte,

lungo lo stesso allineamento, che sono state sommate tra loro in modo da migliorare

il segnale risultante.

L’analisi dei dati registrati in campagna è stata eseguita con il software di

inversione SeisOpt Re.Mi. della Optim.

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Risultanze dei rilievi sismici

Il profilo è stato condotto nell’abitato di Grumento Nuova (PZ) (Vedi All.

Fotografico).

Come riferito in premessa, nell'ambito dell'indagine sono state effettuati n.

5 profili con configurazione a 24 geofoni, di cui due con lunghezza di 92,00 m

(R.1 e R.2), due di lunghezza di 69,00 m (R.4 e R.5) ed uno di lunghezza di

60,00 (R.3)m.

Nell’allegato 2 si riportano i grafici Lentezza-Frequenza con il relativo

picking e la relativa curva di dispersione Periodo-Velocità.

Indagine Re.Mi. n°1

L’indagine ha permesso di stimare un valore di Vs30 pari a 771 m/s con

scarto quadratico medio di circa il 23 m/s.









14





15

4. CONCLUSIONI La presente campagna di indagini geofisiche è stata condotta al fine di

definire la stratigrafia del sottosuolo e di determinare i principali parametri

sismoelastici dei terreni interessati.

Dalle risultanze ottenute dai profili sismici a rifrazione si evidenzia la

presenza di uno sub strato con elavati valori di velocità delle onde di

compressione (onda P) che in quasi tutti i rilievi ha dato valori tra Vp= 2.500

m/s a Vp= 3.800 m/s. Fa eccezione il profilo sismico SS.8 con valori di

velocità inferiori Vp= 800 – 1.000 m/s.

In alcuni profili (SS.1, SS.4 e SS.6) si è individuato un sismostrato

superficiale con velocità comprese tra Vp= 1.000 m/s e Vp= 2.000 m/s.

Dalla misurazione delle velocità delle onde di taglio (onda S) è stato

possibile definire i valori di Vs30 per ogni singolo profilo sismico, che è

risultato in accordo con quanto determinato con le indagini sismiche passive

di tipo Re.Mi svolte sull’area in oggetto.

I valori ricavati variano da Vs30= 560 m/s a Vs30= 780 m/s; tali valori

classificano i terreni nella categoria B del D.P.C.M. n.3274 del 20 marzo 2003.

Si discosta da i valori sopre indicati il profilo sismico SS.8 che ha fornito

valori pari a Vs30= 350 m/s, per quest’ultimo ci si trova al passaggio tra la

categoria C e la B, in tal caso si consiglia di adottare in via precauzionale la

categoria C.

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Si precisa che i valori elastici riporta negli allegati potrebbero risultare più

elevati di quelli statici forniti da prove di carico in situ in quanto gli impulsi

sismici sono di breve durata e le sollecitazioni ad essi associate sono

relativamente modeste e rientrano nel campo delle deformazioni istantanee.

Ciò chiarito, si rimanda agli elaborati specifici prodotti, per una migliore

lettura dei dati ottenuti con il presente rilievo.

Matera, novembre 2006

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ALLEGATI ALLEGATO N.1 - ELABORATI GRAFICI DEI PROFILI SISMICI

ALLEGATO N.2 - ELABORATI GRAFICI DELL’INDAGINE RE.MI.

ALLEGATO N.3 - ALLEGATO FOTOGRAFICO

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Tabelle riepilogative Profilo SS.1 PARAMETRI SISMOELASTICI

Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 0.8 310 125 0.40 850 303 1459 0.24 2° 3.2 850 295 0.43 4829 1687 11753 0.50 3° 16 2450 765 0.45 32800 11342 101206 1.25

Vs30 = (m/s) 585 Categoria suolo B Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003)

1° Azione sismica 0.35g

Profilo SS.2 PARAMETRI SISMOELASTICI

Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 1.8 390 200 0.32 2049 775 1914 0.38 2° 18.2 1230 590 0.35 18222 6746 20325 1.12




Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 1.4 300 180 0.22 1531 628 907 0.34 2° 19.6 1440 620 0.39 20654 7450 30253 1.18



27


Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 0.4 420 180 0.39 1742 628 2581 0.34 2° 2.1 820 390 0.35 7981 2948 9101 0.74 3° 17.5 2600 710 0.46 28521 9769 117983 1.35




Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 3 2000 630 0.44 22228 7692 67264 1.20 2° 17 2600 735 0.46 30499 10470 117049 1.37




Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 0.5 840 330 0.41 5946 2110 10861 0.63 2° 5 1870 600 0.44 20130 6977 58468 1.14 3° 19.5 3800 860 0.47 42227 14333 260736 1.63



28


Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 1.10 210 120 0,26 720 286 495 0,23 2° 18.90 1.220 710 0,24 26863 10798 17484 1,49




Strato spessore (m)

Vp m/s

Vs m/s

μ E Kg/cm2

G Kg/cm2

K Kg/cm2

Ri T*Km/m3/s

1° 1.00 320 140 0,38 1077 390 1517 0,27 2° 19.00 850 370 0,38 8112 2932 11566 0,78

Vs30 = (m/s) 350 Categoria suolo C Grumento Nova (PZ) (Categ. Decreto 2003)


Legenda: Vp: Velocità onde di compressione (m/s); Vs: Velocità onde di taglio (m/s); μ: Coefficente di Poisson; E: Modulo di Young (Kg/cm2); G: Modulo di Taglio (Kg/cm2); K: Modulo di compressibilità (Kg/cm2); Ri: Rigidità sismica (T*Km/m3*s)

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ALLEGATO N.2 - ELABORATI GRAFICI DELL’INDAGINE RE.MI. Re.MI. n.1

Grafico lentezza frequenza

Curva di dispersione

30

Re.MI. n.2



31

Re.MI. n. 3



32

Re.MI. n. 4



33

Re.MI. n. 5



34

ALLEGATO N.3 - ALLEGATO FOTOGRAFICO

ALLEGATO 3 – Allegato fotografico

Profilo sismico n.1

Profilo sismico n.2

Profilo sismico n.3

35

Profilo sismico n.5 Profilo sismico n.6

Profilo sismico n.7 Profilo sismico n.8

36

Indagine Re.Mi. n.1 Indagine Re.Mi. n.3

Indagine Re.Mi. n.4 Indagine Re.Mi. n.5

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