PDF Stampa Email

PROVE SISMICHE IN FORO

Le prove sismiche in foro sono tra le più utili per la caratterizzazione geomeccanica delle terre e delle rocce, vengono effettuate in fori appositamente predisposti e forniscono le velocità sismiche (fasi P ed S) dei terreni. Attraverso queste è possibile calcolare anche i moduli elastici dinamici. La possibilità di disporre delle stratigrafie dei fori permette una associazione certa delle velocità rilevate ai litotipi investigati.

Per l'esecuzione delle prove sismiche in foro occorre quindi che vengano preliminarmente eseguiti i fori geognostici. Questi devono essere condizionati per l'intera lunghezza mediante l'installazione di una tubazione in PVC della serie pesante, con diametro interno generalmente non inferiore ad 80 mm e sezione costante senza irregolarità e distorsioni. L'intercapedine fra parete del foro e tubazione definitiva viene sigillata con miscela autoindurente di acqua-cemento-bentonite, iniettata lentamente, a bassa pressione, attraverso la valvola di fondo e pistoncino a tenuta (v. dettagli esecutivi). La tubazione definitiva viene adeguatamente protetta mediante pozzetto fondato nel terreno e chiusa con coperchio. Alla consegna del foro condizionato si procede all'esecuzione delle prove vere e proprie.


Campi di applicazione

Sono gli stessi della sismica di superficie, ma consentono un maggiore dettaglio puntuale dei parametri elastici indagati. Risultano quindi molto utili nel determinare:

1. la stratigrafia delle coperture alluvionali sul bedrock;

2. la localizzazione di zone fratturate (meccanicamente degradate);

3. la presenza di cavità, etc.



I principali tipi di prove in foro sono le prove tipo Down-Hole, che vengono realizzate accoppiando alle pareti di un foro una serie di geofoni tridimensionali a varie profondità, ed energizzando, ad una distanza prefissata dalla bocca del foro (per fori poco profondi, 2 m), il terreno in superficie con un esploditore o una mazza battente e sistemi per la generazione delle onde di taglio.

Le prove in foro tipo Cross-Hole vengono invece effettuate utilizzando due fori. Nel primo foro si introducono i geofoni (generalmente tridimensionali), oppure batterie di idrofoni se il foro è in falda o riempito d’acqua, nel secondo foro i sistemi di energizzazione per la sollecitazione sismica (cariche esplosive, martelli speciali accoppiati alle pareti per la generazione delle onde di taglio, ecc.). Generalmente la prova si esegue generando sollecitazioni sismiche a profondità via via decrescenti fino in superficie. A quote uguali a quelle del punto di energizzazione, nell'altro foro, viene posizionato il geofono. In tal modo si rileva il tempo di percorso diretto dei vari tipi di onde tra i due fori (a distanze conosciute), permettendo il calcolo delle velocità sismiche (sia di onde di tipo P che S) e caratterizzando così i vari livelli indagati. I dati così ricavati sono relativi ad una velocità media dei terreni compresi tra i due fori alla quota di indagine. Utilizzando le Down Hole o le Cross Hole classiche, con geofoni tridimensionali accoppiati normalmente, si possono ricavare sia le velocità delle onde longitudinali VP che delle trasversali VS e quindi calcolare il modulo o coefficiente adimensionale di Poisson () che esprime il rapporto tra le deformazioni trasversali e le deformazioni longitudinali indotte nel mezzo; può assumere valori compresi tra 0 e 0.5, i valori più alti indicano generalmente comportamenti più plastici. Conoscendo i valori di densità è inoltre possibile calcolare, dalle velocità sismiche, i moduli elastici dinamici, tra cui:

- il Modulo di Young o di elasticità lineare (E) corrispondente al rapporto tra lo sforzo applicato ad un corpo e la variazione relativa di lunghezza;

- il Modulo di taglio o rigidità (G) dato dal rapporto tra sforzi di taglio e deformazioni angolari (esprime la capacità di resistenza del corpo alle variazioni di forma; ad esempio è nullo nell'acqua);

- Modulo di incompressibilità o bulk (K) espresso dal rapporto tra pressioni totali e variazioni relative di volume.

Questi moduli vengono espressi in MPa (circa 10 kg/cm2). Si osservi che i moduli elastici, calcolati attraverso le misure di velocità in situ, non sono direttamente confrontabili con i valori ottenuti in laboratorio (moduli elastici statici) sia a causa del tipo, grandezza e modalità di sollecitazione sia perché‚ i moduli calcolati in laboratorio sono relativi a piccoli campioni, mentre i dati ottenuti dalla sismica riguardano grandi volumi di roccia in posto. In generale i moduli elastici dinamici risultano più elevati di quelli calcolati per via statica.