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Misure di resistività elettrica

Principi

La resistività dei terreni è una complessa funzione della porosità, permeabilità, contenuto ionico dei fluidi di ritenzione e mineralizzazione argillosa.

Il metodo delle misure di resistività apparente consiste, in linea di principio, nell'immettere una corrente continua nel terreno per mezzo di due o più elettrodi, detti appunto "elettrodi di corrente", e nel misurare la differenza di potenziale (d.d.p.), creata dalla circolazione di corrente, a mezzo di due "elettrodi di potenziale".
La distribuzione del potenziale elettrico sul piano di campagna, ricavata dalle misure di d.d.p. eseguite, permette di ricostruire l'andamento della corrente nel sottosuolo, e quindi la geometria delle varie strutture a differente resistività elettrica.

La resistività apparente (R.a.) viene calcolata dalle misure di intensità di corrente I che viene immessa nel terreno e dalla differenza di potenziale DV misurata attraverso gli elettrodi di potenziale. La relazione è:                                                            

R.a. = K x DV/I

dove K è il cosiddetto fattore geometrico dello stendimento elettrodico adoperato e dipende dalle distanze e posizioni reciproche dei vari elettrodi.

Strumentazione e tecniche di misura utilizzate - elaborati

Le apparecchiature per rilievi geoelettrici utilizzate uniscono ad un'estrema affidabilità e precisione nelle letture (risoluzione al microvolt), una linea robusta e leggera per l'uso pratico di campagna. Tutte le strumentazioni fanno uso di microprocessore interno, stampante termica incorporata ed uscite seriali per la registrazione dei dati su PC portatile.
Gli elettrodi di corrente (A e B) e di potenziale (M e N) vengono generalmente disposti in stendimenti lineari; tra i più comuni "array" utilizzati vi sono gli stendimenti Schlumberger, Wenner, dipolo-dipolo e polo-polo. Le variazioni nella distribuzione della resistività elettrica del sottosuolo vengono indagate mediante l’esecuzione di Sondaggi Elettrici Verticali (SEV) che trovano la loro miglior applicazione in prospezioni finalizzate all'individuazione di discontinuità prevalentemente orizzontali lungo un'asse verticale, mentre attraverso la tecnica dei profili di resistività (SEO) si indagano i cambi laterali di R.a. entro determinate profondità di indagine.
In un SEO la spaziatura tra gli elettrodi attivi viene mantenuta costante e si sposta lateralmente l'intera configurazione elettrodica, mentre in un SEV , per indagare a profondità crescenti, si mantiene fisso il punto centrale e si allontanano via via gli elettrodi A e B.
I SEV vengono preliminarmente interpretati con metodi grafici e successivamente "affinati" ed ottimizzati al computer, utilizzando programmi di inversione fino ad ottenere la migliore soluzione secondo i minimi quadrati. I dati ed i risultati vengono sempre controllati, per una verifica del modello, tenendo in conto i possibili contatti laterali, gli effetti elettrodici, la compatibilità stessa del modello con la situazione geologica.

Gli elaborati forniti a corredo delle prospezioni consistono in un esauriente commento tecnico con allegati la sezione elettrostratigrafica e la tabella con le profondità, gli spessori e la resistività dei diversi strati. La relazione per i SEO comprende una tabella con i diversi valori di resistività per ogni punto stazione, il grafico dei profili e/o le mappe di isoresistività.I dati acquisiti per mezzo di configurazioni multielettrodo (con diverse e sovrapposte spaziature interelettrodiche) possono essere plottati con la tecnica della pseudosezione per fornire una immagine 2D della distribuzione dei valori di resistività lungo il profilo eseguito. Il vantaggio di questa procedura è ovviamente di rappresentare l’intera serie di dati ottenuta con differente spaziatura interelettrodica lungo una singola traversa, nella forma di una sezione verticale.

In ordinata però non vi è la profondità, ma vengono riportate le serie dei profili identificati da un numero progressivo.
La distribuzione della "resistività vera" sia lateralmente che in profondità viene derivata mediante un processo di inversione con metodi di calcolo agli elementi finiti.
I modelli di resistività vengono rappresentati in sezione sia con le caratteristiche curve di isovalore che con la tecnica ad aree di intensità di colore crescente in funzione dell’incremento dei valori di resistività.

Campi di applicazione


I SEV risultano molto utili per la localizzazione e valutazione delle falde acquifere e negli studi geognostici in generale, fornendo una elettrostratigrafia dei siti indagati, che, con un'opportuna taratura mediante perforazioni meccaniche, possono essere utilizzati per ricostruire l'andamento litostratigrafico delle aree di indagine.

L'esecuzione di una serie di profili, accostati e continui con medesima spaziatura interelettrodica, consente la realizzazione di mappe di resistività apparente relative ad una determinata profondità di indagine. La realizzazione di tali mappe è di ausilio per una valutazione qualitativa dell'andamento spaziale delle strutture indagate e, particolarmente per studi a piccola profondità, permette di risolvere delicate problematiche (presenza di cavità superficiali, individuazione di preesistenze architettoniche sepolte, rilievo di inquinamenti negli acquiferi superficiali, etc.).


Vantaggi

  1. Basso costo delle apparecchiature
  2. Con i SEV si possono ottenere informazioni sul sottosuolo anche a grande profondità con costi notevolmente inferiori in confronto alle indagini dirette
  3. Valutazione di parametri idrogeologici
  4. Vasta applicabilità
  5. Elevato dettaglio nei rilievi 2d e 3d


Limiti

  • I SEV sono sensibili alle variazioni laterali della resistività dovute alle ondulazioni del rilievo topografico. Necessitano inoltre di disporre di ampi spazi per poter indagare in profondità (lunghezza dell’array circa 10 volte la profondità di indagine).
  • Le mappe ed i profili di resistività sono molto onerosi nell’impiego di personale e lenti nell’esecuzione.