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COMUNE DI
CIVITA D’ANTINO (AQ)
PROGETTO:
LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E RISANAMENTO IDROGEOLOGICO NEL
TERRITORIO COMUNALE DI CIVITA D'ANTINO CAPOLUOGO - DISSESTO
IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE RIMEMBRANZE - LOTTO 1 "CUP:F42J18000060001 CIG:ZE0257E363".
RELAZIONE TECNICA SULLE INDAGINI GEOFISICHE
COMMITTENTE
GECO S.R.L.
Via Liguria n°19/L
67051- AVEZZANO (AQ)
P.I.: 01964020661
PREPARATO
Dott. DELLI ROCIOLI
REVISIONE
Geol. C. CHILUFYA
APPROVATO
Geol. R. Di Pasquale
DATA
OTTOBRE 2019
REVISIONE
00
STATO
Finale
RIF. LAV.: 035_2019
GGM S.r.l. Viale San Martino n. 30 – 65013 Città Sant’Angelo (PE) – P.iva: IT 01891900688
Tel: +39 0859506423 – Email: info@ggmsrl.it – Pec: ggm-srl@legalmail.it – Web: www.ggmsrl.it
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E-mail : info@ggmsrl.it - P.E.C. : ggm-srl@legalmail.it
INDAGINI GEOFISICHE LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E RISANAMENTO IDROGEOLOGICO NEL TERRITORIO
COMUNALE DI CIVITA D'ANTINO CAPOLUOGO - DISSESTO IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE RIMEMBRANZE - LOTTO 1 "
CUP:F42J18000060001 CIG:ZE0257E363".
Revisione: REV 00 COMMITTENTE
Geco s.r.l. Data: Ottobre 2019
Rif. Lav.: 035/2019_Geco_Civita_D'Antino (AQ)_Relazione tecnica sulle indagini geofisiche 1
INDICE
PREMESSA ................................................................................................................................................... 2
1. INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A RIFRAZIONE 2D – S.R.T. ................................................................... 4
1.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ........................................................................................................ 6
1.2. ACQUISIZIONE DATI ....................................................................................................................... 7
1.3. ELABORAZIONE DATI ..................................................................................................................... 9
2. INDAGINE SISMICA M.A.S.W. .............................................................................................................. 10
2.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ...................................................................................................... 11
2.2. ACQUISIZIONE DATI ..................................................................................................................... 12
2.3. ELABORAZIONE DATI ................................................................................................................... 14
3. INDAGINE SISMICA PASSIVA H.V.S.R. ................................................................................................... 17
3.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ...................................................................................................... 17
3.2. ACQUISIZIONE DATI ..................................................................................................................... 18
3.3. ELABORAZIONE DATI ................................................................................................................... 19
4. INDAGINE GEORADAR (G.P.R.) ........................................................................................................... 21
4.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA ...................................................................................................... 22
4.2. ACQUISIZIONE DATI ..................................................................................................................... 23
4.3. ELABORAZIONE DATI ................................................................................................................... 24
ALLEGATI
TAV. 01 – CARTA UBICAZIONE DELLE INDANGINI
TAV. 02 – INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A RIFRAZIONE - SRT
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INDAGINI GEOFISICHE LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E RISANAMENTO IDROGEOLOGICO NEL TERRITORIO
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Rif. Lav.: 035/2019_Geco_Civita_D'Antino (AQ)_Relazione tecnica sulle indagini geofisiche 2
PREMESSA
Su incarico della Società GECO S.R.L., in data 30/08/2018, sono state eseguite delle indagini geofisiche a
sostegno del progetto: “LAVORI DI CONSOLIDAMENTO E RISANAMENTO IDROGEOLOGICO NEL TERRITORIO
COMUNALE DI CIVITA D'ANTINO CAPOLUOGO - DISSESTO IDROGEOLOGICO SULLA SCARPATA DI VIALE DELLE
RIMEMBRANZE - LOTTO 1 " nel comune di Civita D’Antino (AQ).
Lo scopo del lavoro riguarda lo studio delle proprietà dei depositi presenti nel sito, la definizione delle geometrie
e degli spessori dell’intervallo stratigrafico interessato, la modellazione sismo-stratigrafica, l’individuazione di
zone anomale che potrebbero determinare variazioni e disomogeneità delle proprietà litostratigrafiche dei
terreni e la conoscenza predittiva dell'ubicazione dei sottoservizi ai fini di una corretta progettazione per le
future opere da realizzare nell’area in esame.
I risultati delle indagini hanno permesso di ottenere le seguenti informazioni:
• Caratterizzazione sismo-stratigrafica dei terreni;
• Stima della Vs,eq;
• Stima delle frequenze di risonanza dei terreni;
• Individuazione di sottoservizi.
Nello specifico sono state programmate ed eseguite le seguenti operazioni:
1. esecuzione di indagini geofisiche, le cui ubicazioni sono riportate in Fig.1, consistenti in:
• n. 1 stendimento di tomografia di sismica a rifrazione 2D (S.R.T.) per la caratterizzazione sismo-
stratigrafica del terreno;
• n. 1 stendimento di indagine sismica M.A.S.W. per la stima della Vs30,eq e della categoria di
sottosuolo;
• n. 1 indagine sismica passiva a stazione singola (H.V.S.R.) per la stima delle frequenze di risonanza
del terreno;
• n. 2 griglie G.P.R. per la ricerca e mappatura di sottoservizi;
2. elaborazione ed interpretazione dei dati ottenuti e stesura della presente relazione tecnica.
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Fig. 1 – Ubicazione indagini geofische su ortofoto
Il presente lavoro è stato redatto in ottemperanza alle disposizioni contenute:
• DECRETO MINISTERIALE DELLE INFRASTRUTTURE E DEI TRASPORTI 17 GENNAIO 2018 (AGGIORNAMENTO DELLE
“NORME TECNICHE PER LE COSTRUZIONI”);
• ASTM D6429 - 99(2011) E1 - STANDARD GUIDE FOR SELECTING SURFACE GEOPHYSICAL METHODS;
• ASTM D6431 - 99(2010) - STANDARD GUIDE FOR USING THE DIRECT CURRENT RESISTIVITY METHOD FOR SUBSURFACE
INVESTIGATION;
• ASTM D6432 - 11 STANDARD GUIDE FOR USING THE SURFACE GROUND PENETRATING RADAR METHOD FOR SUBSURFACE
INVESTIGATION
• ASTM D5777-18 STANDARD GUIDE FOR USING THE SEISMIC REFRACTION METHOD FOR SUBSURFACE INVESTIGATION
• LINEE GUIDA SESAME 2005.
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1. INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A RIFRAZIONE 2D – S.R.T.
L’indagine consiste nel generare un'onda sismica di compressione o di taglio nel terreno attraverso una
determinata sorgente di energia (colpo di mazza o di maglio, esplosivo etc.) e nel misurare il tempo impiegato
da questa a compiere il percorso nel sottosuolo dal punto di energizzazione fino ai geofoni di ricezione
seguendo le leggi di rifrazione dell'ottica (Legge di Snell), cioè rifrangendosi sulle superfici di separazione tra
due strati sovrapposti di densità (o meglio di modulo elastico) crescente. L'apparecchiatura necessaria per le
prospezioni è costituita da una serie di ricevitori (geofoni) che vengono spaziati lungo un determinato
allineamento (base sismica) e da un cronografo che registra l'istante di inizio della perturbazione elastica ed i
tempi di primo arrivo delle onde a ciascun geofono. Così, osservando i primi arrivi su punti posti a distanze
diverse dalla sorgente energizzante, è possibile costruire una curva tempo-distanza (dromocrona)
rappresentante la variazione del minimo percorso in funzione del tempo. Attraverso metodi analitici si ricavano
quindi le velocità delle onde elastiche longitudinali (Vp) o trasversali (Vs) dei mezzi attraversati ed il loro
spessore. Il metodo della tomografia sismica a rifrazione è una tecnica di indagine geofisica che permette
l’individuazione delle anomalie di propagazione delle onde sismiche con un alto potere risolutivo, offrendo la
possibilità di ricostruire anomalie e discontinuità stratigrafiche anche particolarmente complesse. Questa
metodologia fornisce l’immagine della distribuzione delle onde sismiche nel sottosuolo basata sui tempi di primo
arrivo e sulla geometria di acquisizione. In tal modo si ricostruisce un modello di velocità che può essere
migliorato attraverso successive iterazioni fino al raggiungimento di una sovrapposizione ottimale tra i tempi di
arrivo misurati e quelli calcolati. Per le procedure di realizzazione d’immagini tomografiche è necessario
utilizzare un maggior numero di sorgenti di energizzazione e di punti di ricezione delle onde sismiche al fine di
una distribuzione dei raggi sismici omogenea e con una densità che viene predefinita in funzione del "target" da
raggiungere. La tecnica operativa utilizzata prevede la disposizione dei trasmettitori (punti di scoppio) e dei
ricevitori (geofoni) posizionati su un profilo rettilineo. Per la ricostruzione tomografica dell’immagine si utilizza
una suddivisione dell’area di studio in celle elementari calcolando per ciascuna di queste un valore di velocità
congruente con il tempo di tragitto medio relativo ai percorsi dei raggi sismici che le attraversano; la
presentazione delle elaborazioni eseguite dà come risultato una mappa della distribuzione delle velocità
sismiche in una sezione contenente le diposizioni delle sorgenti e dei geofoni. Il risultato finale consiste nella
rappresentazione delle velocità (in m/s) per piani o sezioni indagate, secondo una scala cromatica prefissata
che in genere va dal blu (basse velocità) al rosso (alte velocità). Quanto più il mezzo attraversato dalle onde
sismiche è rigido e incomprimibile tanto maggiore sarà la sua velocità caratteristica. Valori bassi della velocità
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mettono in evidenza la variazione negativa delle caratteristiche elastiche e meccaniche indicando la presenza di
un possibile deterioramento della struttura interna del terreno. Nel presente studio sono state utilizzate le sole
onde P (onde di volume, longitudinali, o di compressione). La velocità di propagazione delle onde elastiche nel
suolo è compresa tra larghi imiti, per lo stesso tipo di roccia essa diminuisce col grado di alterazione, di
fessurazione e/o di fratturazione; aumenta per contro con la profondità e l'età geologica. Sensibili differenze si
possono avere, in rocce stratificate, tra le velocità rilevate lungo i piani di strato e quelle rilevate
perpendicolarmente a questi. La velocità delle onde compressionali, diversamente da quelle trasversali che non
si trasmettono nell’acqua, è fortemente influenzata dalla presenza della falda acquifera e dal grado di
saturazione. Questo ad esempio comporta che anche litotipi differenti possano avere uguali velocità delle onde
sismiche compressionali (ad esempio roccia fortemente fratturata e materiale detritico saturo con velocità Vp
dell'ordine di 1400÷1700 m/sec), per cui non necessariamente l'interpretazione sismo-stratigrafica
corrisponderà con la reale situazione geologico-stratigrafica. Di seguito si fornisce una tabella (Tab. 1.1) di
interpretazione generale dei valori delle onde di compressione (P) e di taglio (S) che permette di avanzare
correlazioni sufficientemente accurate tra valore delle velocità delle onde P e S in m/s e tipologia di terreno e/o
roccia.
Litotipo Vp m/sec Vs m/sec
Areato superficiale 300-800 100-250
Sabbia asciutta 500-1000 250 - 600
Sabbia umida 600-1800 300-800
Argilla 1800-2900 500-1000
Terreni alluvionali sciolti 400-2000 220-1100
Acqua 1450-1500 -
Lave 2500-4000 1200-200
Calcare 2350-5000 800-3000
Arenarie 2500-4500 700-3000
Graniti 4000-6000 2200-3500
Piroclastici coerenti (Tufo) 750-2450 400-1100
Piroclastici incoerenti (Pozzolana) 350-1000 100-400
Tab. 1.1- Valori di velocità delle onde P e S caratteristici di vari litotipi comunemente
studiati nelle indagini sismiche a rifrazione per Onde P e S.
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1.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA
L’acquisizione dati è stata eseguita utilizzando la seguente strumentazione:
• Sistema di acquisizione dati :
costituito da un sismografo digitale GEA 24 (prodotto dalla PASI) con risoluzione 24 bit a 24 canali, con le
caratteristiche tecniche, riportate in Tab. 1.1.1.
• Sistema di ricezione :
costituto da geofoni verticali monocomponente del tipo elettromagnetico a bobina mobile a massa sospesa,
con frequenza propria di 14.0 Hz. I trasduttori di velocità sono in grado di tradurre in segnale elettrico la
velocità con cui il suolo si sposta al passaggio delle onde sismiche longitudinali e trasversali prodotte da una
specifica sorgente.
• Sistema di energizzazione per le onde P :
la sorgente è costituita da una mazza del peso di 10 Kg battente verticalmente su una piastra metallica
circolare del diametro di 25 cm posta direttamente sul piano campagna. Per ogni shot point viene preparata
nel terreno una piazzola, asportando i primi centimetri di suolo vegetale scadente, in cui si posiziona la
piastra; in questo modo si ottiene una migliore energizzazione sismica in termini di ampiezza e di spettro
dell'impulso immesso, con un incremento del rapporto segnale/rumore.
• Sistema trigger :
consiste in circuito elettrico che viene chiuso nell’istante in cui il grave colpisce la base di battuta
consentendo ad un condensatore di scaricare la carica precedentemente immagazzinata e di produrre un
impulso che viene inviato a un sensore collegato al sistema di acquisizione dati. In questo modo è possibile
individuare e visualizzare l’esatto istante in cui la sorgente viene attivata e fissare l’inizio della registrazione.
• Sistema trasferimento segnale :
il trasferimento del segnale dal sistema di ricezione (geofono) al sistema di acquisizione dati (sismografo) è
effettuato tramite un cavo sismico, costituito da cavo elettrico bipolare schermato e collegato al geofono. Il
segnale acquisito dai geofoni sarà trasferito al sistema di acquisizione senza nessuna perdita di
informazione.
La strumentazione utilizzata è conforme alle seguenti norme:
• Compatibilità elettromagnetica: 89 / 336 / CE
• Direttiva bassa tensione: 72/23 /CE
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CARATTERISTICHE TECNICHE
SISMOGRAFO GEA 24 “ PASI “
SISMOGRAFO GEA 24 “PASI“
Tab. 1.1.1 - Caratteristiche tecniche del GEA 24 (PASI).
1.2. ACQUISIZIONE DATI
L’acquisizione dei dati sismici è stata condotta mediante un allineamento di geofoni superficiali. Dopo aver
posizionato i geofoni sul terreno, e dopo il collegamento di questi ultimi ai cavi elettrici tramite appositi morsetti
bipolari, per ogni acquisizione sono stati realizzati alcuni shots di prova allo scopo di tarare i parametri di
acquisizione sul sismografo in termini di determinazione del livello del rumore di fondo e taratura delle
amplificazioni dei singoli canali di registrazione. Compiuta la taratura della strumentazione si è proceduto alla
prospezione sismica in modo tale che, dopo ogni energizzazione (o somma di energizzazioni) su ciascun punto
d’impatto prestabilito, si è acquisito e registrato il segnale sul sismografo per la successiva elaborazione.
L'istante di tempo zero, per l’avvio della registrazione, è stato inviato allo strumento da uno shock-sensor
(trigger) posto direttamente sul terreno mentre, per una migliore acquisizione del segnale rispetto al rumore
(noise sismico), si è proceduto alla somma di più energizzazioni (processo di stacking). Le sorgenti per
l’energizzazione sono state poste a delle distanze relative dai geofoni al fine di raggiungere un’ottimale
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copertura dell’area d’indagine. Lo schema di acquisizione della linea di tomografia sismica (lunghezza, posizione
dei punti di energizzazione etc.) viene di seguito riportato:
Scoppi esterni Scoppi interni Distanza Geofoni
Numero: 2 (1,9) Numero: 7 (2,3,4,5,6,7,8)
4 m 1:- 6.0 m da G1 (0 m)
7:+ 6.0 m da G24 (92 m)
2: tra G3 e G4; 3: tra G6 e G7; 4: tra G9 e G10; 5: tra G12 e G13;
6: tra G15 e G16; 7: tra G18 e G19; 8: tra G21 e G22;
Fig. 1.2.1 - Configurazione delle linee di tomografia sismica.
Nello specifico sono state realizzate n°1 linea di tomografia sismica (Fig. 1.2.2), (Cfr. TAV. 02), le cui
caratteristiche geometriche e di configurazione sono riportate nella seguente tabella 1.2.1.
Fig. 1.2.2 – Acquisizione sismica S.R.T.
Linea
Passo
Geofonico (m)
N.o
Geofoni (n.)
Numero
energizzazioni (n.)
Lunghezza
stendimento (m)
Profondità
indagine (m)
Coordinate Cartografiche
UTM - WGS84 33N
S.R.T. 4 24 9 92 48 Inizio linea:
373115.3 m E
4638297.8 m N
Fine linea:
373205.0 m E
4638313.4 m N
Tab. 1.2.1 - Caratteristiche geometriche e di configurazione.
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1.3. ELABORAZIONE DATI
I dati acquisiti sono stati successivamente elaborati attraverso l’utilizzo di specifici programmi di elaborazione
operando attraverso le seguenti fasi:
• Determinazione dei tempi di primo arrivo attraverso il software RAYFRACT (prodotto dalla Intelligent
Resources Inc.) operando prima in modalità automatica e, successivamente, con aggiustamenti manuali
facendo particolare attenzione alle fasi d’onda ed alla loro evoluzione;
• Formazione di un database contenente la geometria di acquisizione (posizione plano-altimetrica dei
geofoni e degli scoppi) ed i tempi di arrivo per ciascun scoppio;
• Inversione Delta t-V che permette di ottenere profili monodimensionali (1D) del tipo profondità/velocità;
• Ottimizzazione del profilo per iterazioni successive, mediante inversione tomografica WET (Wave path
Eikonal Traveltime), che permette il calcolo delle traiettorie d’onda (wave path) attraverso le soluzioni alle
differenze finite dell’equazione che esprime le modalità di propagazione di un’onda in un mezzo isotropo;
• Controllo del “fitting” tra i tempi misurati e i tempi calcolati con eventuali reiterazioni del processo di
inversione;
• Output grafico della sezione tomografica elaborata.
Per l’inversione dei dati sismici acquisiti è stato utilizzato il software Rayfract (distribuito dalla Intelligent
Resource Inc.) che impiega le soluzioni Eikonali per il calcolo dei tempi di percorso e per la modellazione della
diffrazione, la rifrazione e la trasmissione delle onde sismiche. Questo metodo fornisce un buon fitting iniziale tra
i primi arrivi di campagna e quelli sintetici. Il modello iniziale viene quindi ottimizzato automaticamente mediante
l'inversione tomografica 2D WET. Successivamente, per la fase di imaging, è stato utilizzato un software dedicato
(Surfer 16). La sezione bidimensionale 2D costituisce il risultato finale della procedura di inversione che produce
una unica sezione/modello di velocità Vp in m/s per ogni stendimento superficiale eseguito.
L’esempio del modello di velocità finale ovvero il risultato dell’inversione numerica dei dati sperimentali acquisiti
in sito, è riportato in Fig. 1.3.1 con l’opportuna scala cromatica che vanno a descrivere un modello sismo-
stratigrafico.
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Il risultato e l’interpretazione della prova eseguita è illustrata nella Tavola 02.
Fig. 1.3.1 - Modello 2D (S.R.T. 1) di velocità in onde P ottenuti dall’inversione tomografica con la relativa scala di velocità Vp (m/s).
2. INDAGINE SISMICA M.A.S.W.
Il metodo M.A.S.W (Park et al., 1999) è una tecnica di indagine che consente la definizione del profilo
superficiale di velocità delle onde di taglio Vs, basandosi sulla misura della propagazione delle onde di superficie
di Rayleigh generate da una sorgente impulsiva verticale, o di Love generate da una sorgente di taglio,
registrata da diversi sensori (geofoni) posti sulla superficie del suolo. L’indagine sismica tipo M.A.S.W. è un
metodo “attivo” in cui le onde superficiali sono prodotte da una sorgente impulsiva disposta a piano campagna;
nel “metodo passivo” (es. Re.Mi.) invece le onde superficiali sono prodotte non da una sorgente impulsiva ma
da “microtremori” prodotti da sorgenti naturali e antropiche. Le due tecniche indagano bande spettrali differenti:
mentre il metodo attivo consente di ottenere una curva di dispersione nel range di frequenza compreso tra 10 e
40 Hz e fornisce informazioni sulla parte più superficiale di sottosuolo, il metodo passivo consente di
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determinare una curva di dispersione nella banda di frequenza tra 1 e 20 Hz e fornisce informazioni sugli strati
più profondi. Per l’esecuzione dell’indagine sismica in oggetto è stato utilizzato il “metodo attivo”. L’analisi delle
onde superficiali è stata eseguita utilizzando la strumentazione per la prospezione sismica disposta sul terreno
secondo un array lineare.
2.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA
La strumentazione utilizzata per il presente studio si compone di:
CARATTERISTICHE TECNICHE SISMOGRAFO GEA 24 “ PASI “
SISMOGRAFO GEA 24 “PASI“
Tab. 2.1.1 - Caratteristiche tecniche del GEA 24 (PASI).
• Sistema di acquisizione dati : costituito da un sismografo digitale GEA 24 (prodotto dalla PASI) con
risoluzione 24 bit a 24 canali, con le caratteristiche tecniche, riportate in Tab. 2.1.1..
• Sistema di ricezione: costituito da geofoni verticali monocomponente del tipo elettromagnetico a bobina
mobile a massa sospesa, con frequenza propria 4.5 Hz. I trasduttori di velocità sono in grado di tradurre in
segnale elettrico la velocità con cui il suolo si sposta al passaggio delle onde sismiche longitudinali e
trasversali prodotte da una specifica sorgente.
• Sistema di energizzazione per le onde P: la sorgente è costituita da una mazza del peso di 10 Kg battente
verticalmente su una piastra metallica circolare del diametro di 25 cm posta direttamente sul piano
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campagna. Per ogni shot point viene preparata nel terreno una piazzola, asportando i primi centimetri di
suolo vegetale scadente, in cui si posiziona la piastra; in questo modo si ottiene una migliore
energizzazione sismica in termini di ampiezza e di spettro dell'impulso immesso, con un incremento del
rapporto segnale/rumore.
• Sistema trigger: consiste in circuito elettrico che viene chiuso nell’istante in cui il grave colpisce la base di
battuta, consentendo ad un condensatore di scaricare la carica precedentemente immagazzinata e di
produrre un impulso che viene inviato a un sensore collegato al sistema di acquisizione dati. In questo
modo è possibile individuare e visualizzare l’esatto istante in cui la sorgente viene attivata e fissare l’inizio
della registrazione.
• Sistema trasferimento segnale: il trasferimento del segnale dal sistema di ricezione (geofono) al sistema di
acquisizione dati (sismografo) è effettuato tramite cavo sismico, costituiti da cavo elettrico bipolari in pur
schermati collegato al geofono. Il segnale acquisito dai geofoni sarà trasferito al sistema di acquisizione
senza nessuna perdita di informazione.
Fig. 2.1.1 – Configurazione dell’acquisizione.
Di seguito si riassumono le principali caratteristiche tecniche della strumentazione utilizzata (Tab. 2.1.2):
N° Strumentazione Caratteristiche Tecniche
1 Unità di acquisizione Sismografo “PASI mod. GEA 24” a 24 bit
24 Geofoni verticali “GEOSPACE” con f0 = 4.5 Hz
2 Cavi sismici L = 115 mt (max.)
1 Sorgente Mazza battente su piattello metallico
Tab. 2.1.2 – Caratteristiche della strumentazione utilizzata.
2.2. ACQUISIZIONE DATI
L’acquisizione è stata condotta mediante uno stendimento lineare di geofoni superficiali. Dopo aver posizionato i
geofoni sul terreno e dopo il collegamento di questi ultimi ai cavi elettrici, tramite appositi morsetti bipolari, per
ogni acquisizione sono state realizzati alcune energizzazioni di prova allo scopo di tarare i parametri di
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acquisizione del sismografo in termini di determinazione del livello del rumore di fondo e taratura delle
amplificazioni dei singoli canali di registrazione. Effettuata la taratura della strumentazione si è proceduto alla
prospezione sismica M.A.S.W. in modo tale che, dopo ogni energizzazione (o somma di energizzazioni) su
ciascun punto d’impatto prestabilito, si è acquisito e registrato il segnale sul sismografo per la successiva
elaborazione. L'istante di tempo zero, ovvero il segnale d’inizio registrazione, è stato inviato allo strumento da
uno shock-sensor (trigger) posto direttamente sul terreno. Per aumentare il rapporto segnale/rumore si è
proceduto alla somma di più energizzazioni (processo di stacking). La sorgente per l’energizzazione è stata
posta ad una distanza ottimale dagli ultimi geofoni (Optimum Field Parameters of an MASW Survey”, Park et al.,
2005; Dal Moro, 2008). Per l’acquisizione, gli impulsi sismici ricevuti dai geofoni posizionati sulla superficie
topografica sono stati acquisiti dal sismografo GEA 24 tramite il quale, dopo una conversione analogico-digitale
sono stati registrati nell’hard disk del computer esterno al sismografo stesso.
Nello specifico è stata realizzata n.1 linea sismica M.A.S.W. (Fig. 2.2.1), le cui caratteristiche geometriche e di
configurazione sono riportate nella Tab. 2.2.1.
Fig. 2.2.1 - Acquisizione sismica M.A.S.W..
Linea Passo
geofonico (m)
Geofoni (n°)
Lungh. (m)
Sorgente (m)
Frequenza acquisizione
(Hz)
Tempo acquisizione
(sec)
Coordinate Cartografiche UTM - WGS84 33N
M.A.S.W. 2 24 46 ±4.00 1000 1.5
Inizio linea:
373131.1 m E
4638299.9 m N
Fine linea:
373176.1 m E 4638307.9 m N
Tab. 2.2.1 - Caratteristiche geometriche e di configurazione del profilo sismico M.A.S.W..
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I segnali sismici acquisiti sono stati successivamente elaborati con appositi programmi per la determinazione
della sismo-stratigrafia del sottosuolo e della Vs30, eq.
2.3. ELABORAZIONE DATI
I dati sperimentali, acquisiti in formato SEG-2, sono stati trasferiti su PC per l’elaborazione e successiva
interpretazione attraverso l’utilizzo di programmi specifici (SURFSEIS, GEOPSY e MASW). Operativamente sono
state completate le seguenti operazioni:
1. Visualizzazione e filtraggio della registrazione;
2. Estrazione e visualizzazione della curva di dispersione;
3. Picking della curva di dispersione;
4. Calcolo del profilo (1D) di velocità delle onde di taglio Vs con la profondità.
L’analisi consiste nella trasformazione dei segnali registrati in uno spettro bidimensionale “phase velocity-
frequency (c-f)” che analizza l’energia di propagazione delle onde superficiali lungo la linea sismica effettuata.
Gli spettri bidimensionali ottenuti dalle registrazioni M.A.S.W. vengono successivamente combinati in modo da
ottenere uno spettro unico.
Si è proceduto ad un picking ridotto alle sole finestre visibili che hanno permesso una ricostruzione
approssimata dell’andamento della curva di dispersione (Fig. 2.3.1). Tali valori vengono successivamente
riportati su un diagramma periodo-velocità di fase per l’analisi della curva di dispersione e l’ottimizzazione di un
modello interpretativo (Fig. 2.3.2).
Fig .2.3.1 – Curva di dispersione numerica (punti rossi) con traccia del picking (punti sperimentali verdi) – M.A.S.W..
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Fig. 2.3.2 – Curva di dispersione sperimentale (tratti verdi) con sovrapposizione della curva apparente del modello teorico (punti rossi e blu) – M.A.S.W..
Dall’inversione della curva di dispersione si ottiene il seguente modello medio di velocità delle onde sismiche di
taglio con la profondità rappresentativa dell’area investigata (Fig. 2.3.3).
Fig. 2.3.3 – Profilo delle Vs,eq in forma grafica e numerica – M.A.S.W..
Ai sensi del D.M. 17/01/2018, ai fini della definizione dell’azione sismica di progetto deve essere valutata
l’influenza delle condizioni litologiche e geomorfologiche locali, determinando quindi la corrispondente categoria
(o tipo) di sottosuolo nonché le condizioni topografiche del sito di interesse.
La determinazione della classificazione del sottosuolo si effettua in base alle condizioni stratigrafiche ed ai valori
della velocità equivalente di propagazione delle onde di taglio VS,eq (in m/s).
Profondità dal p.c.
(m)
Velocità delle Vs
(m/s)
2.00 250
5.00 280
8.00 420
12.00 461
16.00 540
21.00 670
28.00 700
32.00 850
40.00 900
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A partire dal modello sismico monodimensionale sopra riportato, è possibile calcolare il valore delle Vs
equivalente, che rappresenta la “velocità equivalente” di propagazione entro 30 m di profondità delle onde di
taglio.
Per il calcolo delle Vs,eq si fa riferimento alla seguente espressione, riportata nelle NTC 2018:
con:
hi spessore dell’ i-esimo strato
Vs,i la velocità delle onde di taglio nell’ i-esimo strato
N numero di strati
H profondità del substrato, definito come quella formazione costituita da roccia o terreno molto rigido,
caratterizzato da Vs non inferiori a 800 m/s
Per depositi con profondità H del substrato superiore a 30 m, la velocità equivalente delle onde di taglio Vs,eq è
definita dal parametro VS,30, ottenuto ponendo H=30 m nella precedente espressione e considerando le
proprietà degli strati di terreno fino a tale profondità.
Di seguito il valore delle Vs,eq (m/s) calcolato:
Velocità equivalente (Vs,eq) e categoria di sottosuolo
PROFONDITÀ Vs,eq (m) Vs,eq (M.A.S.W.) CATEGORIA DI SOTTOSUOLO
H=28 471 m/s ** B
** Il calcolo del valore numerico della Vs,eq o Vs,30 è stato calcolato dalla quota del piano campagna attuale, piano di
posa della indagine sismica eseguita. Si ricorda che per le fondazioni superficiali, la profondità del substrato è riferita al
piano di imposta delle stesse, mentre per le fondazioni su pali è riferita alla testa dei pali. Nel caso di opere di sostegno di
terreni naturali, la profondità è riferita alla testa dell’opera. Per muri di sostegno di terrapieni, la profondità è riferita al
piano di imposta della fondazione.
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3. INDAGINE SISMICA PASSIVA H.V.S.R.
Le indagini geofisiche di tipo H.V.S.R. sono state eseguite con lo scopo di caratterizzare i terreni mediante le
frequenze di risonanza e le relative amplificazioni presenti nei terreni. Lo scopo dell’indagine è quello di
verificare l’eventuale presenza di contrasti di impedenza acustica fra gli strati sismici investigati (sulla verticale
dei punti di indagine) tali da generare fenomeni di risonanza attraverso i quali si può ottenere una
caratterizzazione delle frequenze fondamentali di risonanza del sottosuolo al fine di mettere in luce possibili
amplificazioni di alcune frequenze caratteristiche del sito in studio in caso di terremoto.
3.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA
Tutte le misure di microtremori ambientali sono state compiute per mezzo di un sismografo digitale e, dopo la
necessaria conversione analogico-digitale del dato, sono state registrate nell’hard disk del PC collegato al
sismografo stesso. La strumentazione utilizzata per il presente studio si compone di:
• Sistema di acquisizione dati: Sismografo digitale VIBRALOG (prodotto dalla M.A.E. - Molisana
Apparecchiature Elettroniche, Italia) con risoluzione 24 bit a 3 canali e per le cui caratteristiche tecniche
si rimanda alla Tab. 3.1.1;
• Sistema di ricezione: Geofono da superficie a 3 componenti, con una componente verticale e due
componenti orizzontali sfasati di 90°, con frequenza propria 2.0 Hz. I trasduttori di velocità sono in grado
di tradurre in segnale elettrico la velocità con cui il suolo si sposta al passaggio delle onde sismiche
longitudinali e trasversali prodotte da una specifica sorgente.
SPECIFICHE TECNICHE - SISMOGRAFO “VIBRALOG“ (MAE)
SISMOGRAFO “VIBRALOG” (MAE)
SENSORE 3D DA SUPERFICIE (MAE)
▪ - Risoluzione: 24 bit
▪ - Range dinamico: 144 dB e banda passante: 2-30 Hz
▪ - Freq. Campionamento:100,500,1000,2000c/s
▪ - Freq. Campionamento in continuo:250c/s
- Codifica dati in formato BIN e SEG-2
- Sensori geofonici da 2.0 Hz
▪ - N.1 componente verticale e n.2 componenti orizzontali
▪ - Sfasamento delle componenti orizzontali 90°
- Bolla e piedini di livellamento
Tab. 3.1.1 – Caratteristiche tecniche della strumentazione VIbrolog (MAE)
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3.2. ACQUISIZIONE DATI
L’acquisizione dei dati è stata condotta mediante il posizionamento sul terreno del geofono triassiale da
superficie attraverso le seguenti fasi operative:
• posizionare lo strumento su terreno libero in modo da mantenerlo oltre che perfettamente solidale anche al
riparo da possibili agenti di disturbo;
• assicurarsi che lo strumento sia in “bolla” al fine di minimizzare gli errori come ad esempio il cosiddetto
"effetto del tilting" che può essere provocato da un cambiamento della livellazione mentre si effettua la
misura producendo una perturbazione della forma della curva H/V risultante soprattutto nella sua parte in
bassa frequenza;
• orientare il N sul sensore secondo il nord geografico per convenzione; in questo caso il terzo canale,
(connessione al geofono orizzontale N-S) è quello maggiormente eccitato;
• si procede alla messa in piano per mezzo di piedini con ghiere di regolazione e bolla di livello. Per l'utilizzo
su terreni si possono cambiare i piedini da superficie con i puntali da terreno e livellare il sensore.
Una volta che il sensore si è posizionato si può iniziare la registrazione. I parametri da impostare per la misura
sono essenzialmente la frequenza di campionamento e la durata.
Nello specifico sono state realizzate n°1 postazione H.V.S.R. le cui caratteristiche di configurazione sono
riportate nella Tab. 3.2.1.
Fig. 3.2.1 - Acquisizione sismica passiva H.V.S.R..
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Postazione Durata misura
(min.)
N. Geofono
(N. componenti)
Frequenza di
campionamento (Hz)
Coordinate Cartografiche
UTM - WGS84 33N
H.V.S.R. 40 3 250 3737157.9 m E
4638303.1 m N
Tab. 3.2.1 - Configurazione dell’acquisizione - H.V.S.R..
3.3. ELABORAZIONE DATI
I dati sperimentali, acquisiti in formato SEG-2, sono stati trasferiti su PC per l’interpretazione attraverso l’utilizzo
di specifici programmi di elaborazione (GEOPSY e GRILLA).
Dalle registrazioni del rumore sismico ambientale in campo libero è stata ricavata la curva H/V, secondo la
procedura descritta in SESAME (2005), con i seguenti parametri:
larghezza delle finestre d’analisi 20 s;
lisciamento secondo finestra triangolare con ampiezza pari al 10% della frequenza centrale;
rimozione dei transienti sulla serie temporale degli H/V.
La teoria dei rapporti spettrali è in grado di fornire stime affidabili delle frequenze principali dei sottosuoli. I
risultati ottenuti hanno permesso di individuare la frequenza caratteristica di risonanza del sito e il rapporto
spettrale delle componenti orizzontali e verticali. Di seguito si riporta la tabella riassuntiva per le registrazioni di
sismica passiva effettuate ed in cui vengono evidenziate le frequenze fondamentali di risonanza del terreno con
il rispettivo valore di amplificazione del rapporto H/V (Tab. 3.3.1).
Fig. 3.3.1 – Acquisizione delle 3 componenti (Z-N-E) con finestre temporali (20 sec) considerate – H.V.S.R.- (40 min.).
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Fig. 3.3.2. – Grafico dei rapporti spettrali H/V - H.V.S.R.- (40 min.).
Fig. 3.3.3 – Grafico delle singole componenti (Z-N-E) spettrali - H.V.S.R. - (40 min.).
Fig. 3.3.4 – Grafico della direzionalità H.V.S.R. - (40 min.).
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Dall’elaborazione e dall’analisi dei risultati ottenuti non si evidenziano picchi di risonanza attribuibili a forti
contrasti di impedenza. Il picco riportato tra 3 e 5 Hz può essere considerato abbastanza attendibile in quanto
c’è abbastanza direzionalità del segnale, mentre il picco a 0.5 Hz non può essere considerato affidabile in
quanto la componente N-S e sfasata rispetto alla E-W.
Postazione
Frequenza di
risonanza (Hz) H/V
HVSR 1 3÷5 3÷5
Tab. 3.3.1 – Tabella delle frequenze fondamentali di risonanza del terreno e relativa ampiezza H/V.
4. INDAGINE GEORADAR (G.P.R.)
La tecnica Groud Penetrating Radar (G.P.R.) si basa sulla misura delle proprietà fisiche (resistività elettrica,
permittività dielettrica, polarizzabilità indotta, etc.) dei materiali attraverso la trasmissione di onde
elettromagnetiche emesse da un'antenna che viene trascinata sulla superficie del materiale investigato, e sulla
successiva ricezione dei segnali riflessi. Infatti, ogni qualvolta siano presenti discontinuità, le onde sono in parte
riflesse, generando impulsi secondari che, se correttamente interpretati, permettono di risalire alle discontinuità
che li hanno generati. La tecnica è particolarmente efficace nell'indagine di materiali non conduttori
(calcestruzzo e lapidei) e per rivelare la presenza d'oggetti metallici. La profondità d'indagine raggiungibile
dall'impulso radar nel materiale è funzione della frequenza centrale dello stesso e dalla conducibilità elettrica
che ne influenza l'attenuazione in modo direttamente proporzionale. All'aumentare della frequenza, minore è la
profondità raggiunta dall'onda radar: la scelta della frequenza di lavoro dell'antenna deve essere effettuata in
base alle caratteristiche elettriche e geometriche dei materiali, alle risoluzioni spaziali e alla profondità di
indagine richieste. I tempi d'indagine sono relativamente contenuti e ciò permette l'ispezione di ampie superfici.
Il risultato di un rilievo G.P.R. è un radargramma, in pratica una sezione dell'oggetto, dove una delle dimensioni
rappresenta la linea di scansione lungo la quale è stata movimentata l'antenna e l'altra definisce un intervallo
temporale (tempo di volo dell'onda), che, può essere trasformato in profondità. Infatti, nota la costante
dielettrica del materiale, si può determinare la velocità di propagazione radar attraverso la relazione vr =c/√εr
(dove εr è la costante dielettrica) e quindi calcolare la profondità dell'interfaccia riflettente.
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4.1. STRUMENTAZIONE UTILIZZATA
• GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS) Array MF multifrequenza monostatico composto da:
- Antenna MF 200 Mhz monostatica;
- Antenna MF 600 Mhz monostatica;
• Strumentazione GPS ;
• Ruota metrica digitale per l'esatta misura delle coordinate dei dati acquisiti;
• Unità di acquisizione radar DAD a 2 canali costituita da:
- PC LapTop Panasonic alimentato da batteria a 12 V;
- Scheda di controllo dei dati radar, di conversione A/D e di alimentazione radar;
- SW di acquisizione IDSGRAS V4.2;
- Unità di distribuzione a 2 canali.
CARATTERISTICHE TECNICHE GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS)
GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS)
GEORADAR “RIS HI- MOD” (IDS)
Array MF multifrequenza monostatico composto da:
▪ Risoluzione 24 bit
▪ Antenna MF 200 e 600 Mhz monostatica
▪ Ruota metrica digitale
▪ PC LapTop alimentato da batteria a 12 V
▪ Scheda di controllo dei dati radar, di conversione A/D
▪ SW di acquisizione One Vision
▪ Unità di distribuzione a 2 canali
Fig. 4.1.1 – Georadar RIS HI-MOD.
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4.2. ACQUISIZIONE DATI
Per l'indagine G.P.R. è stato utilizzato il georadar “RIS HI- MOD” prodotto dalla IDS (Ingegneria Dei Sistemi).
Durante la scansione i dati radar sono presentati a video e allo stesso tempo registrati. L'acquisizione è stata
effettuata utilizzando due frequenze di acquisizione per ottenere maggiore risoluzione spaziale nelle parti
superficiali (600 Mhz), e dove richiesto una maggiore profondità d'indagine (200 Mhz). Precedentemente alla
fase di acquisizione vera e propria vengono effettuate una serie di operazioni di taratura e calibrazione dei
segnali e delle antenne avente come scopo l'ottimizzazione della risposta strumentale. Le tarature effettuate
hanno permesso di trasformare il segnale dei tempi in profondità.
Fig. 4.2.1 - Esecuzione indagini georadar G.P.R. 1 a sinistra e G.P.R. 2 a destra.
INDAGINE Quota
(m s.l.m.)
Profondità
(m dal p.c.)
Area
(mq)
Frequenza acquisizione (Hz)
Numero Profili
G.P.R. 1 900,00 3-3,5 4 200 - 600 10 - 10
G.P.R. 2 900,00 3-3,5 4 200 - 600 10 - 10
Tab. 4.2.1 - Configurazione dell’acquisizione - G.P.R..
Operativamente sono state compiute le seguenti attività:
- rilievo GPS dei punti di aggancio cartografico;
- rilievo diretto pozzetti accessibili;
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- creazione di una griglia di riferimento per le misure Georadar;
- acquisizione radar su linee longitudinali e trasversali;
- generazione di linee in ambiente Autocad;
- definizione linee tubi (certi ed incerti) e stima della loro quota;
- restituzione dati in formato digitale.
4.3. ELABORAZIONE DATI
Il segnale radar ricevuto dall’antenna risulta sempre caratterizzato dalla presenza di rumore (“noise”) che deve
essere rimosso al fine di enfatizzare il più possibile la visibilità dei bersagli ricercati. Numerosi sono quindi i
processi di elaborazione a cui il segnale viene sottoposto prima della fase di interpretazione dei dati. Nella figura
4.3.1 viene mostrata l’individuazione di un bersaglio radar presente nel sottosuolo al passaggio delle antenne.
I dati acquisiti vengono poi processati e interpretati.
In particolare i segnali acquisiti vengono elaborati attraverso dei filtraggi:
• Filtraggio verticale: ogni singola traccia radar contiene un insieme di picchi che presentano un
determinato periodo. Lo scopo del filtraggio nel dominio del tempo (filtraggio verticale) è quello di
rimuovere tutte le frequenze spurie, cioè non connesse a bersagli presenti nel sottosuolo.
• Filtraggio orizzontale: l'insieme delle tracce connesse con una determinata struttura definisce una
frequenza orizzontale; l'obiettivo del filtraggio orizzontale (dominio spaziale) è quello di rimuovere le
basse frequenze (bande parallele) che non sono connesse ad alcuna struttura, ma che si generano nella
zona tra antenna e superficie.
L’oggetto sepolto viene ‘visto’ dal georadar in modo deformatoL’oggetto sepolto viene ‘visto’ dal georadar in modo deformato
Mappa radar
Generazione
iperbole
x
Acquisizione
moto
antennaTrasmettitore
Monitor
Ricevitore
Antenna
oggetto sepolto
d0 dNd-N
x-N x0 xN d0
dNd-N
d1d-1
xNx-N x0x-1 x1
Fig. 4.3.1 – Principio di funzionamento del georadar.
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• Migrazione: questa operazione è particolarmente adatta alla ricerca di sottoservizi e/o strutture di
rinforzo. Infatti, a causa della spiccata sensibilità periferica delle antenne radar, le onde emesse generano
riflessioni ad andamento iperbolico ed il processo di migrazione consente di rimuovere le code di queste
iperboli conservando solo il punto di vertice che corrisponde alla posizione del bersaglio.
• Linear Gain: filtraggio necessario per aumentare la leggibilità delle radargrafie. Una volta elaborati i dati le
radargrafie ottenute sono state sistemate su un modello grafico tridimensionale che ha permesso lo
studio dettagliato del sottosuolo investigato.
Le radargrafie finali sono state georeferenziate su un modello grafico in ambiente CAD/GIS che ha permesso di
riportare l'ubicazione e i risultati delle indagini sulla base cartografica fornita dalla Committenza. Nelle successive
Tavole sono riportati i risultati ottenuti della mappatura eseguita. Tutte le informazioni acquisite sono state
differenziate secondo le codifiche riportate nell'apposita Legenda e una scala metrica di riferimento borda ogni
area mappata per un più veloce orientamento all'interno delle aree.
Di seguito si riportano le griglie di misura 2 x 2 m (linee azzure), il relativi percorso (linee gialle) e il relativo
radargramma dell’acquisizione georadar delle aree G.P.R. 1 (Fig. 4.3.2) e G.P.R. 2 (Fig. 4.3.3).
Fig. 4.3.2 – Esempio della griglia di misura, dei percorsi e dei radargrammi acquisiti nell’area G.P.R. 1.
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Fig. 4.3.2 – Esempio della griglia di misura, dei percorsi e dei radargrammi acquisiti nell’area G.P.R. 2.
Descrizione dei risultati
L’indagine è stata condotta per le singole aree denominate G.P.R. 1 e G.P.R. 2 eseguendo una griglia regolare
con passo di 0.5m in un’area di 2m per 2m. L’indagine ha interessato circa 3.0 metri di profondità dall’attuale
piano campagna e dall’analisi complessiva non sono emerse anomalie dovute a sottoservizi circa le aree
specifiche indicate dalla Committenza e limitatamente ai punti interessati dai sondaggi geognostici.
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Scala
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Tavola
GGM S.R.L.Viale San Martino, 30 - 65013 Città Sant'Angelo (PE) - ItalyP.IVA IT01891900688 - Tel./Fax +39 085 9506423email: info@ggmsrl.it | www.ggmsrl.it
Titolo Documento
Località
Data
Tavola n°
Rev.
Committente
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01
A3
Ottobre 2019
- -
CIVITA D'ANTINO (AQ)
UBICAZIONE DELLE INDAGINI
Geco s.r.l.
Via Liguria n°19/L
67051- AVEZZANO (AQ)
P.I.: 01964020661
Indagine tografica sismica - S.R.T. Indagine sismica M.A.S.W. Indagine di sismica passiva H.V.S.R. Area acquisizione G.P.R.
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Fig. 1 - Ubicazione indagini geofisiche su ortofoto Fig. 2 - Indagine di tomografia sismica 2d - S.R.T. Fig. 3 - Indagine di tomografia sismica 2d - S.R.T.
Fig. 4 - Sezione tomografica sismica - S.R.T.
E O
Sismostrato A
Sismostrato B
Sismostrato C
MURO
G.P.R. 1 - S1 G.P.R. 2 - S2
Scala
Dim. Foglio
Tavola
GGM S.R.L.Viale San Martino, 30 - 65013 Città Sant'Angelo (PE) - ItalyP.IVA IT01891900688 - Tel./Fax +39 085 9506423email: info@ggmsrl.it | www.ggmsrl.it
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Data
Tavola n°
Rev.
Committente
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02
A3
Ottobre 2019
- -
CIVITA D'ANTINO (AQ)
INDAGINE DI TOMOGRAFIA SISMICA A
RIGFRAZIONE - SRT
Geco s.r.l.
Via Liguria n°19/L
67051- AVEZZANO (AQ)
P.I.: 01964020661
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