Geol.Francesco StragapedeVia V.P.le Montalbano 88/cSerravalle P.se-Casalguidi (PT)tel/fax 0573/929214email [email protected]
relazione geofisica
microsismica a rifrazione P-wavesMultichannels Analysis Surface Waves
Refraction Microtremor Analisys
loc.Rio Busca - Tessello IISan Carlo - Comune di Cesena (FC)
(geol.Francesco Stragapede)
Serravalle P.se 22.04.2011
RELAZIONE INDAGINE GEOGNOSTICA
microsismica a rifrazione P-waves
Multichannels Analysis Surface Waves rilievo ed analisi Re.Mi.
loc.Rio Busca – Tessello II
San Carlo - Comune di Cesena (FC)
PREMESSA
La presente relazione riferisce i risultati dell'indagine geognostica di tipo
geofisico, condotta attraverso rilievo microsismico sviluppato mediante n.4 array
geofonici, elaborati congiuntamente lungo una unica direttrice sismica a rifrazione in
onde P, a cui sono stati associati rilievi per elaborazione MASW (Multichannels
Analysis Surface Waves) dei dati e registrazioni del noise per l’elaborazione dei dati
mediante tecniche Re.Mi. (Refraction Microtremor), impiegando i medesimi array
geofonici lineari del rilievo a rifrazione.
L’indagine e’ stata sviluppata in corrispondenza dell’area di coltivazione della
Discarica Tessello II in loc.Rio Busca nella frazione di San Carlo del Comune di
Cesena, ed e’ intesa alla caratterizzazione geofisica dei volumi di rifiuto attualmente
stoccati nell’impianto e le caratteristiche elastiche dei terreni di imposta dell’impianto, ai
fini delle verifiche di stabilita’ e dell’analisi delle azioni sismiche sull’impianto, ai sensi
delle Ordinanze P.C.M. n.3274/03 e n.3362/04, al D.M.14.01.2008 e dell’Atto di
indirizzo e coordinamento tecnico regionale n.2131/07.
Preso atto della agibilita’ ed operativita’ strumentale dei luoghi di interesse, della
necessita’ di caratterizzare dal punto di vista elastico i sedimenti nel sottosuolo senza
venire condizionati dlala presenza di orizzonti a maggiore velocita’, in cui le onde
sismiche con la tecnica a rifrazione sono in genere canalizzate, sovrastimando la locale
rigidita’ dei terreni di investigazione, il rilievo sismico a rifrazione sviluppato in onde P
viene condotto mediante l’esecuzione di n.4 array geofonici distinti, sviluppati in
porzioni dell’area di indagine topograficamente e morfologicamente compatibili con il
rilevamento e l’elaborazione del segnale sismico mediante l’analisi nel dominio delle
frequenze.
2
Impiegando i medesimi array geofonici della lunghezza unitaria di m 52,
adoperati per l’indagine in onde P a rifrazione, sono state effettuate registrazioni
multiple per elaborazione M.A.S.W. dei dati, intesi alla misura della velocita’ delle onde
sismiche S dei volumi di rifiuto stoccati nell’impianto e di quelle riferibili al substrato
dell’impianto, e per la definizione della sismo stratigrafia di riferimento alla indicazione
dello scenario di pericolosita’ sismica locale per le analisi di rischio.
Alle informazioni derivate dall’indagine sismica di seguito descritta, concorre la
conoscenza geofisica del sottosuolo della piu’ ampia area in esame, come acquisita
attraverso indagini a rifrazione, MASW, Re.Mi. e rilievi ed analisi HVSR, condotte per
diversa finalita’ sia nell’ambito dell’impianto che dei terreni del substrato, affioranti
nell’immediato intorno dell’area di coltivazione della discarica.
INDAGINI ESEGUITE
L’ indagine microsismica a rifrazione e’ stata eseguita impiegando un
sismografo "DOREMI-SARA” multicanale, con possibilita' di incremento e
sovrapposizione strumentale del segnale, frequenza di campionamento di 5000 Hz e
registrazione magnetica degli eventi.
Al medesimo apparato e' stata connessa una catena geofonica dotata di sensori
verticali da 4.5 Hz, posti a distanza reciproca di m 4; le energizzazioni, prodotte con
massa battente, sono state ripetute agli estremi della stesa geofonica ed in posizioni
intermedie al fine di dettagliare la morfologia dei rifrattori successivamente interpretati,
operando su array geofonici della lunghezza di m 52.
La scelta della lunghezza massima della stesa unitaria impiegata per la
restituzione della sezione geofisica di maggiore lunghezza e’ stata dettata dalla
necessita’ di operare basi sismiche in contesti discreti arealmente omogenei,
condizione presumibile su una lunghezza limitata dello stendimento, per effettuare
rilievi MASW e Re.Mi. in condizioni geometriche del sottosuolo coerenti con le
necessarie semplificazioni per l’applicazione degli algoritmi di interpretazione dei dati.
La presenza di ciglionature di particolare risalto topografico e finiture dell’area
non sempre idonee al posizionamento dei velocimetri impiegati nei rilievi, hanno
consigliato pertanto l’impiego di stendimenti geofonici relativamente limitati ma con
interdistanza opportuna ad una discreta risoluzione delle soluzioni di continuita’ del
sottosuolo.
I dati acquisiti, che consistono nelle registrazioni dei treni d'onda a partire
dall'istante di energizzazione (+/- 1 msec), per un intervallo di tempo di msec 2000,
sono stati riprodotti da supporto magnetico sul quale e' stata eseguita l'interpretazione.
3
L'interpretazione geofisica, condotta mediante elaborazione tomografica dei dati,
evidenzia nel sottosuolo dell’area di investigazione la presenza di porzioni dei volumi di
stoccaggio RSU variamente addensati.
Le velocita’ delle onde longitudinali dei volumi di colmata dell’impianto risultano
variare tra 200-300 m/sec, nella porzione piu’ superficiale e sino a profondita’ medie
dell’ordine di m 18-22, quota dalla quale si registra un aumento progressivo di velocita’
con la profondita’ sino a valori di 450-600 m/sec alla profondita’ di m 28-35 dal p.d.p..
Il substrato dei volumi di stoccaggio resta individuato a profondita’ di m 28-35 dal
p.d.p., caratterizzato da valori di velocita’ delle onde longitudinali di 1800-2000 m/sec,
presenta un rifrattore al tetto marcato da un gradiente relativamente elevato di velocita’,
in corrispondenza del quale si riconosce una fascia di transizione di qualche metro,
qualificata da valori di velocita’ di 1000-1200 m/sec.
Le caratteristiche elastiche dei terreni del substrato risultano compatibili e
confrontabili con quelle rilevate sui termini affioranti della formazione di base
all’impianto di stoccaggio, ed indagati con differenti tecniche geofisiche nell’area
perimetrale dell’area di coltivazione, per diversa finalita’.
L’ indagine microsismica Multichannels Analysis Surfac e Waves e’ stata
eseguita impiegando pertanto il medesimo sismografo "DOREMI-SARA” multicanale,
con possibilita' di incremento e sovrapposizione strumentale del segnale, frequenza di
campionamento di 5000 Hz e registrazione magnetica degli eventi.
Al medesimo apparato e' connessa catena geofonica dotata di sensori verticali
da 4.5 Hz, posti a distanza reciproca ridotta a m 2, mediante tenciche di energizzazione
multipla; le energizzazioni per l’acquisizione dei dati per l’analisi MASW sono state
prodotte agli estremi degli array geofonici impiegati per il rilievo a rifrazione, mentre i
risultati sono riferiti alla porzione medio-prossima agli estremi di “Andata” e “Ritorno”
delle rispettive basi, posizione relativa che consentirebbe di apprezzare variazioni
laterali del valore di velocita’ delle onde S e descrivere eventuali singolarita’
geometriche del sottosuolo.
I dati acquisiti, che consistono nelle registrazioni dei treni d'onda a partire
dall'istante di energizzazione (+/- 1 msec), per un intervallo di tempo di msec 2000,
sono stati riprodotti da supporto magnetico sul quale e' stata eseguita l'interpretazione,
operando sia mediante analisi delle velocita’ di fase che delle velocita’ di gruppo della
porzione del segnale relativo alle onde superficiali di Rayleigh.
4
L'interpretazione MASW e stata condotta con softwares votati (Geopsy-Sesame,
Geogiga, SeisImager, Masw-Roma, WinMasw-Eliosoft) ed e’ intesa a determinare la
sismostratigrafia in onde S del sito, accertando eventuali e locali inversioni di velocita’
sino al substrato. La caratterizzazione elastica in onde S e’ stata sviluppata, nello
specifico caso in esame e per i risultati preliminari dei rilievi, sia attraverso analisi nel
dominio delle frequenze oeprando con la velocita’ di fase delle onde di Rayleigh che
con la velocita’ di gruppo delle stesse, che come si evince dai grafici di potenza di
spettro risultano comparabili per ordine di grandezza ed andamento in profondita’.
spettro velocita’ di fase
spettro velocita’ di gruppo
5
I profili di velocita’ consentono di riconoscere, sulle verticali di restituzione delle
informazioni sismostratigrafiche, orizzonti con caratteristiche elastiche e valori di
velocita’ delle onde S correlate variabili tra 80 m/sec e 100 m/sec e riferibili ai volumi di
rimepimento dell’impianto, sino alla profondita’ di m 8-12 dal p.d.p..
Oltre tale profondita’ si registra un debole incrmento di velocita’, sino a valori di
140-160 m/sec, sino alla profondita’ di m 25-28 dal p.d.p., ed interpretabili come volumi
di materiale a piu’ elevato grado di addensamento e/o maturazione.
Tra le profondita’ di m 25-28 e m 30-35 dal p.c. si registrano valori di velocita’
delle onde S di 180-200 m/sec, correlabili con i termini di base dell’impianto di
stoccaggio, che possono ricompredere terreni del substrato di alterazione e terreni di
riporto di regolarizzazione topografica di fondo.
I terreni del substrato dell’impianto sono intercettati da profondita’ di m 30-35 dal
p.d.p., quota raggiunta con adeguata risoluzione attraverso l’indagine Re.MI., le cui
restituzioni grafiche della successione sismo-stratigrafica locale sono riportate in
allegato solo sino a m 30 dal p.d.p., mentre il massimo sviluppo di indagine viene
riportato e descritto nell’ambito della presente trattazione.
Il rilievo Re.Mi. , e’ stato sviluppato sui medesimi array geofonici di rilevamento
sismico a rifrazione, adoperando sismografo "DOREMI-SARA” multicanale, con
possibilita' di incremento e sovrapposizione strumentale del segnale, frequenza di
campionamento di 400 Hz e registrazione magnetica degli eventi per n.3-6 campioni e
per una lunghezza di registrazione di sec 30.
Il rilievo ha consentito la misurazione dei valori di velocita’ delle onde S nel
sottosuolo a profondita’ superiori a m 30, ricostruendo con sufficiente dettaglio la
sismo-stratigrafica locale dei terreni e validando le considerazioni e i risultati derivati
dalle prospezioni MASW, spingendosi a profondita’ sufficiente ad una verifica piu’
attenta del valore della Vs equivalente nella profondita’ di m 30 ed alla caratterizzazione
elastica dei terreni del substrato in immediata continuita’ con i sedimenti di riempimento
dell’impianto di stoccaggio dei RSU.
L'interpretazione e’ stata condotta con softwares votati (Geopsy-Sesame,
Geogiga, SeisImager, Masw-Roma, WinMasw-Eliosoft); le elaborazioni grafiche ed i
profili di velocita’, restituiti anche nella elaborazione dei modelli equivalenti e riferiti al
volume di investigazione, determinano per il sito in esame una situazione sismo-
stratigrafica coerente con le considerazioni derivate dalla prospezione MASW, ed in
particolare la sostanziale omogeneita’ dei valori di velocita’ dei sedimenti di
riempimento, con medi e bassi contrasti di rigidita’, e il gradiente alla profondita’ di
intercetta del substrato del volume di discarica.
6
La restituzione delle sismo-stratigrafice in onde S, interpretate dai dati di
rilevamento del campo di “noise” di sito opportunamente invertiti su modelli di calcolo di
prima ipotesi, verificano profondita’ effettive di indagine superiori a m 40, consentendo
di risolvere chiaramente il passaggio tra depositi di riporto (rifiuti variamente addensati)
e substrato dell’impianto.
In particolare, si riporta di seguito la restituzione grafica delle sismostratigrafcie
riferite ai rilievi condotti sugli array geofonici n.2, n.3 e n.4
sismostratigrafia relative alla verticale Re.Mi. array geofonico n.2
L’andamento dei valori di velocita’ delle onde S, in riferimento alla sismo-
stratigrafia relativa alla verticale ReMi dell’array geofonico n.2, evidenzia il gradiente di
velocita’ alla profondita’ di ca m 28 e quello successivo a ca m 35 di profondita’ dal
p.d.p., correlabile quest’ultimo con la quota media locale dell’impianto di progetto, a
meno della risoluzione dell’indagine che si presume possa risultare, a tale profondita’,
dell’ordine di qualche metro.
Le sismo-stratigrafie relative ai rilievi Re.Mi. sugli array n.3 e n.4, consentono di
validare le profondita’ alle quali interpretare i gradienti di rigidita’ sopra indicati e di
qualificare con maggiore dettaglio i valori di velocita’ delle onde S del substrato.
7
sismostratigrafie relative alle verticali Re.Mi. array geofonici n.3 e n.4
Il valore di velocita’ delle onde S del substrato resta determinato, per la porzione
immediatamente soggiacente i volumi di deposito, nell’ordine di 280-300 m/sec, valore
coerente con quello registrato nei rilievi condotti su tratti in affioramento dei medesimi
terreni, in corrispondenza delle spalle del bacino di accumulo dell’impianto, e relativi
alla porzione mediamente alterata e fratturata del complesso lapideo del substrato.
Serravalle P.se 22.04.2011
localizzazione area in esame
estratto carta tecnica regionalescala 1:5.000
localizzazione area in esame
ripresa fotografica aerea
ubicazione indagini geofisichebase sismica a rifrazione P-wavesdirettrice rilievo MASW e Re.Mi.
Andata
Ritorno
Ritorno
array n.1
Andata
Ritorno
array n.1
array n.2array n.3
array n.4
rilievo plano-altimetricoarea di coltivazione
prospezione sismica a rifrazione
sismogrammi e sezione geofisica
microsismica a rifrazione P-wavesMultichannels Analysis Surface Waves
Refraction Microtremor Analisys
loc.Rio Busca - Tessello IISan Carlo - Comune di Cesena (FC)
dromocroneelaborazione tomografica
sezione sismica a rifrazione - elaborazione tomografica
Ritorno
Andata
array n.1
array n.2
array n.3
array n.4
Vp = 200-300 m/secVp = 450-600 m/sec
Vp = 1000-1200 m/sec
Vp = 1800-2000 m/sec
Multichannels Analysis Surface Waves
microsismica a rifrazione P-wavesMultichannels Analysis Surface Waves
Refraction Microtremor Analisys
loc.Rio Busca - Tessello IISan Carlo - Comune di Cesena (FC)
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.1) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.1) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
115 m/s
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.1) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.1) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
110 m/s
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.2) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.2) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
116 m/s
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.2) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.2) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
120 m/s
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.3) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.3) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
107 m/s
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.3) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.3) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
103 m/s
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.4) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Andata" array geofonico n.4) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
106 m/s
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.4) 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Multichannels Analysis Surface Wavesloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11(rif.estremo "Ritorno" array geofonico n.4) 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
105 m/s
Refraction Microtremor Analysis
microsismica a rifrazione P-wavesMultichannels Analysis Surface Waves
Refraction Microtremor Analisys
loc.Rio Busca - Tessello IISan Carlo - Comune di Cesena (FC)
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.1 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.1 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
125 m/s
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.2 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.2 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
104 m/s
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.3 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.3 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
116 m/s
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.4 1/2
time history
diagramma potenza di spettro
Refraction Microtremor Analysisloc.Rio Busca - Discarica Tessello II - San Carlo - Comune di Cesena 19-04-11rilievo lungo array geofonico n.4 2/2
curva di dispersione
profilo di velocita' elaborazione modelli equivalenti
123 m/s
allegato fotografico
microsismica a rifrazione P-wavesMultichannels Analysis Surface Waves
Refraction Microtremor Analisys
loc.Rio Busca - Tessello IISan Carlo - Comune di Cesena (FC)
- sviluppo direttrice geofonica rilievo a rifrazione, MASW e Re.Mi. - tratto 1
- sviluppo direttrice geofonica rilievo a rifrazione, MASW e Re.Mi. - tratto 2
- sviluppo direttrice geofonica rilievo a rifrazione, MASW e Re.Mi. - tratto 3
- sviluppo direttrice geofonica rilievo a rifrazione, MASW e Re.Mi. - tratto 4
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