Sismica a rifrazione - Studio geologico Geosardegna

L’esecuzione di indagini sismiche ha lo scopo di ottenere informazioni di tipo geotecnico sul comportamento fisico-meccanico dei corpi geologici investigati, attraverso la determinazione dei relativi parametri, ed informazioni di tipo geologico sui caratteri strutturali e stratigrafici del volume del sottosuolo indagato.

Si tratta di uno dei metodi attualmente più utilizzati per l’esplorazione in profondità del sottosuolo e consiste nel creare delle onde artificiali nel terreno (energizzazione) battendo una piastra poggiata a terra con una mazza. Le indagini geognostiche che utilizzano le metodologie sismiche sfruttano le proprietà dei terreni di farsi attraversare dalle onde sismiche a diversa velocità; questa dipende da molti fattori, quali la natura mineralogica della roccia, il grado di cementazione e di fatturazione, la porosità, il contenuto in acqua o in gas, ecc.

Le indagini sismiche sono utilizzate per scopi geotecnici, per ricerche minerarie e anche per dare un valore del grado di scavabilità del terreno.

In molti lavori di sismica a rifrazione si registrano solo le prime onde di compressione P, fornendo informazioni sulla stratigrafia. In altri casi la tecnica può essere utilizzato per registrare gli arrivi delle onde di taglio S, che possono fornire informazioni addizionali sulle proprietà ingegneristiche del sottosuolo.

Il metodo della sismica a rifrazione si basa sulla misurazione dei tempi di percorrenza delle onde (suono) rifratto nelle interfacce tra strati di sottosuolo a differente velocità. Un onda sismica è indotta nel sottosuolo mediante colpi di martello sul terreno, scoppi mediante esplosivi, cannoncini sismici caricati con cartucce a salve e generatori di onde elastiche semoventi (magli autotrasportati).

L'energia si irradia dal punto di energizzazione sul terreno (punto di scoppio o di battuta), sia propagandosi attraverso lo strato superiore (arrivi diretti), o muovendosi prima attraverso e poi lateralmente lungo gli strati a velocità maggiore (arrivi rifratti) prima che tornino in superficie. Questa energia viene rilevata in superficie attraverso una serie di ricevitori (geofoni) spaziati ad intervalli regolari.

Oltre una certa distanza dal punto di energizzazione il segnale rifratto è osservato ai geofono come segnale di primo arrivo (precedenti le onde dirette). Un sismografo registra i tempi di arrivo delle onde tra punto di energizzazione e ricevitori. La velocità di propagazione dell’onda longitudinale rifratta dipende dalle caratteristiche elastiche e dalla conformazione dei terreni attraversati. Ne risulta che la relazione velocità dell’onda e distanza sorgente – geofono (dromocrona) consente, applicando degli algoritmi, di risalire agli spessori degli strati del sottosuolo con caratteristiche elastiche differenti e crescenti con l’aumentare della profondità.