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GEOELETTRICA: METODOLOGIE E STRUMENTAZIONE

Principi

Le prospezioni geoelettriche di resistività (Direct Current Resistivity sounding o Méthode des Résistivité) si basano, in generale, sugli effetti sotterranei di una corrente elettrica, rilevabili in superficie attraverso misure di differenza di potenziale o intensità di corrente. La resistività dei terreni è una complessa funzione della porosità, permeabilità, contenuto ionico dei fluidi di ritenzione e mineralizzazione argillosa; questa grandezza esprime l'attitudine del terreno all'attraversamento di una corrente elettrica.

Con il metodo di resistività, la corrente elettrica in corrente continua (immessa nel terreno con una in frequenza capace sia di escludere i notevoli disturbi della corrente di rete di 50 Hz, sia di prevenire effetti di saturazione elettrica del terreno che impediscono l'esplorazione in profondità) è immessa nel sottosuolo, mediante due elettrodi (A e B), la quale determina una differenza di potenziale misurata mediante altri due elettrodi (M e N).

resistività ------ grafico

Dai valori noti di corrente erogata I, dalla configurazione geometrica degli elettrodi e dalla differenza di potenziale misurata V si calcola analiticamente la resistività apparente dei terreni indagati .

La relazione è: Ra = K x V/I dove K è il cosiddetto fattore geometrico dello stendimento elettrodico adoperato, e dipende dalle distanze e posizioni reciproche dei vari elettrodi.

 

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Tomografia Elettrica

Tale tecnica parte dai principi base per l'indagine della resistività elettrica del sottosuolo utilizzando una serie d'elettrodi (16, 32, 48, ecc.), disposti lungo un profilo ad intervalli fissi d'interdistanza e facendoli funzionare alternativamente come elettrodi di corrente e di potenziale.

Gli elettrodi sono gestiti automaticamente dallo strumento di misura e commutati alternativamente in elettrodi di corrente e di misura di differenza di potenziale (d.d.p.).

La metodologia permette l'acquisizione di una considerevole quantità di dati sulla resistività "apparente", rappresentativi sia delle variazioni laterali, che verticali lungo il profilo così da generare una Tomografia Elettrica lungo una linea sul terreno (v. Fig. 1).

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Fig 1

L'utilizzo appropriato dei programmi d'inversione consente l'elaborazione delle sezioni di resistività in grado di riprodurre accuratamente le variazioni del parametro fisico. La resistività rappresenta una proprietà fisica molto importante poiché dipende da vari fattori quali, la natura dei terreni e delle rocce, la saturazione dell'acqua, la porosità della roccia, e tutte le anomalie locali generate da strutture localizzate come cavità, corpi di discarica, tracce di dispersione d'inquinanti.

È possibile scegliere su misure di Polarizzabilità Indotta, Caricabilità o Resistività secondo gli obiettivi dell'indagine, nonché, su numerosi tipi di sondaggi (Wenner, Wenner-Schlumberger, Dipolo-Dipolo, ecc.).

La profondità d'esplorazione è variabile secondo il dispositivo e della risoluzione richiesta, es. fino a 3 m, fino a 5 m, fino a 10 m, fino a 30 m, fino a 60 m oltre. La profondità d'esplorazione è mediamente 1/6 della lunghezza dello stendimento.

L'elaborazione tomografica consiste, nella suddivisione dello spazio bidimensionale della sezione in celle secondo uno schema definito con riferimento alla distribuzione e alla dispersione dei dati. Per ognuna delle celle è calcolata la resistività apparente che soddisfi il complesso delle misure eseguite, su questo schema è applicato il metodo d'ottimizzazione dei minimi quadrati modificando il modello di partenza, in maniera iterativa in modo che si riduca la differenza tra i valori di resistività apparente calcolati e quelli effettivamente misurati.

Il grafico che né deriva è una sezione bidimensionale in cui le zone ad uguale resistività sono raffigurate da aree caratterizzate dal medesimo colore. Le tinte blu rappresentano resistività basse, poi si passa a colori che vanno dal verde al giallo e infine al rosso che rappresenta litologie a resistività via via sempre più alte.

L'esecuzione di una serie di profili, accostati e continui con medesima spaziatura interelettrodica, consente la realizzazione di mappe di resistività 3D . La realizzazione di tali mappe è d'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 d'inquinamenti negli acquiferi superficiali, etc.).

mappa3d

 

S.E.V. - Sondaggi Elettrici Verticali

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Questo è un metodo elettrico attivo che, attraverso l'immissione di corrente continua nel terreno, permette di misurare la proprietà fisica della resistività di un terreno.

Attraverso due elettrodi esterni A e B è immessa nel terreno la corrente fornita da un sistema energizzante mentre, con due elettrodi interni M e N si misura la differenza di potenziale nel sottosuolo (d.d.p.).

Gli elettrodi esterni vengono, dopo ogni misura, costantemente allontanati per incrementare la profondità di indagine. L'intensità di corrente (I) e la d.d.p. (V) sono rilevate da un georesistivimetro, elaborate e memorizzate da un computer di bordo.

I dati così ottenuti sono utilizzati per costruire le curve di resistività apparente su diagrammi bilogaritmi, e interpretati con software noti e largamente sperimentati .

 

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STRUMENTAZIONE

Le apparecchiature per rilievi geoelettrici utilizzate dalla Geoservice uniscono ad un'estrema affidabilità e precisione nelle letture (risoluzione al microvolt), una linea robusta e leggera per l'uso pratico di campagna.

Si compongono dai seguenti dispositivi:

•  Un sistema di misurazione ed acquisizione, composto di un georesistivimetro ed un computer (apparecchiatura per tomografia elettrica Mod. POLARES della PASI http://www.pasisrl.it/pg/product.php?ln=it&pr=47) capace di acquisire in condizioni ottimali 1200 misure in 10 minuti

•  Un sistema di misurazione ed acquisizione, composto di un georesistivimetro ed un computer (apparecchiatura per tomografia elettrica Mod. 16G della PASI http://www.pasisrl.it/template.php?pag=33935 )

• N° 4 cavi multielettrodo da 16 connessioni per un totale di 64 elettrodi con spaziatura sino a 5 metri , con N° 4 MUX, in cui gli elettrodi collegati all'unità d'acquisizione ed energizzazione sono in grado di funzionare alternativamente com'elettrodi di corrente e di potenziale

• N° 3 cavi multielettrodo da 16 connessioni per un totale di 48 elettrodi con spaziatura sino a 10 metri

•  Un'unità d'energizzazione che fornisce la corrente da immettere nel sottosuolo con una tensione in uscita regolabile fra 0 e 700V ed una corrente variabile fra 0 e 2000 mA

•  Cavi di connessione, picchetti in acciaio, avvolgicavi etc…

•  Gruppo elettrogeno e trapano tassellatore per l'esecuzione delle indagini su superfici pavimentate

 

Vantaggi

•  Basso costo delle indagini

•  Elevatissimo potere risolutivo

•  Elevata capacità di ottenere informazioni sul sottosuolo anche a gran profondità con costi notevolmente inferiori in confronto alle indagini dirette

•  Valutazione di parametri idrogeologici

•  Vasta applicabilità

•  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 d'ampi spazi allo scopo d'indagare in profondità (lunghezza dello stendimento circa cinque volte la profondità d'indagine).

•  La presenza di superfici di natura antropica quali strade, edifici può dare dei problemi alla lettura della corrente immessa e della d.d.p nel terreno.

 

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SISMICA: METODOLOGIE E STRUMENTAZIONE

 

 

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