99887 - ESPLORAZIONE GEOFISICA

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce i principi alla base dei più recenti metodi sperimentali di prospezione geofisica e dei metodi numerici di modellazione di alcuni comportamenti fisici del sottosuolo. Lo studente conosce i fondamenti de: • l’analisi dei segnali analogici e digitali nel dominio del tempo e della frequenza; • i metodi di prospezione sismica basati sulle onde di superficie; • i principi e i metodi della caratterizzazione dinamica dei terreni; • i metodi elettrici ed elettromagnetici. Lo studente è in grado di applicare i metodi appresi ai problemi di indagine stratigrafica dei terreni a diverse scale ed alla definizione dei comportamenti dinamici (es. sismici) dei terreni. Lo studente è in grado pianificare campagne di indagine multi-metodo in funzione dei diversi obiettivi dell’esplorazione geofisica.

Contenuti

CONOSCENZE DI BASE RICHIESTE.
Chi non dovesse possederle, è pregato di contattare il docente (silvia.castellaro@unibo.it) prima dell'inizio delle lezioni  per ottenere una serie di lezioni registrate sul tema da studiare.

Sistema Internazionale. Elementi di statistica di base, di teoria degli errori e teoria delle regressione.
Prospezione sismica di base (onde sismiche, loro relazione con i moduli elastici, comportamento delle onde alle interfacce, sismica a rifrazione, riflessione, prove in foro).

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ANALISI DEI SEGNALI
Analisi dei segnal analogici e digitali, nel dominio del tempo, nel dominio delle frequenze, operazioni nei due domini (convoluzione, correlazione). Analisi spettrale. Filtri.

I METODI SISMICI A ONDE DI SUPERFICIE
Dall'esplorazione del sottosuolo al comportamento sismico dei terreni.
L'oscillatore armonico semplice come elemento base per lo studio del comportamento dinamico dei corpi. Oscillatori multipli.

Ripasso sulle onde di superficie.

Prova sismica passiva a stazione singola (H/V e H&V): il caso 1D, il caso 2D.

Prove sismiche multicanale a onde di superficie (SPAC, SASW, MASW, ReMi, ESAC, f-k ecc.).

Uso delle metodologie a onde di superficie per:

1. la prospezione del sottosuolo
2. il comportamento dinamico dei terreni
   

Il comportamento dinamico dei terreni: cosa lo governa, gli aspetti normativi (NTC, 2018 e altre normative internazionali), l'interazione con le strutture, studi di risposta sismica locale semplificati e non. Esercitazioni al calcolatore.

Elementi di dinamica delle strutture di interesse in sismologia.

ESERCITAZIONE IN CAMPAGNA

LA PROSPEZIONE ELETTRICA
Tipologie: metodi attivi (ER, IP, EM) e passivi (correnti telluriche, SP). Cenni storici sulle prime sperimentazioni dei diversi metodi. Strumentazione (elettrodi, tipo di energizzazione).

Leggi di Ohm e loro applicazione in geofisica.

Array Wenner (e variazione di Lee), Schlumberger, dipolo-dipolo: geometrie, fattori geometrici, limiti e vantaggi storici, limiti e vantaggi attuali, sensibilita' delle diverse geometrie. Polarizzazione indotta.

Resistività dei materiali geologici, applicazioni tomografiche moderne, esempi applicativi.

Polarizzazione indotta, caricabilita'

ESERCITAZIONE IN CAMPAGNA DI PROSPEZIONE GEOELETTRICA (Wenner, Schlumberger, dipolo-dipolo)

LA PROSPEZIONE MAGNETICA
Definizioni generali: campo magnetico, momento magnetico, intensita' di magnetizzazione. Proprieta' diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche dei materiali, isteresi magnetica.

Il campo magnetico terrestre (declinazione, inclinazione, campo magnetico totale).

Magnetometri a saturazione di flusso e a protoni.

Potenziale del campo magnetico, campo magnetico in un punto dovuto a un monopolo e a un dipolo.

LA PROSPEZIONE ELETTROMAGNETICA
Il metodo radar (GPR) e cenni ad altri metodi.

Testi/Bibliografia

INTRODUCTION TO APPLIED GEOPHYSICS, Burger, Sheehan, Jones, Norton, 2006, 600 p. + CD

NEAR SURFACE APPLIED GEOPHYSICS, M.E. Everett, Cambridge, 2013, 400 p.

Altre letture:

AN INTRODUCTION TO GEOPHYSICAL EXPLORATION, Kearey, Brooks, Hill, Blackwell Publ., 2002, 262 p.

I METODI GEOELETTRICO E SISMICO PER LE INDAGINI SUPERFICIALI DEL SOTTOSUOLO, Carrara, Rapolla, Roberti, Liguori ed., 2012, 295 p.

ESPLORAZIONE GEOFISICA DEL SOTTOSUOLO, Musset, Aftab Khan, Zanichelli, 2003, 420 p.

Metodi didattici

Lezioni frontali.
Attività di laboratorio e di esercitazione.
Tutte le lezioni sono registrate e messe a disposizione sia in diretta che in differita solo agli studenti che abbiano effettivamente seguito almeno l'80% del corso.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame è scritto e orale. L'esame scritto consiste in 3 esericizi sulle seguenti parti del corso:

1) analisi dei segnali

2) metodi sismici

3) altri metodi geofisici

L'esame orale verte su domande maggiormente teoriche.

Per accedere all'esame scritto è necessario aver consegnato i due elaborati obbligatorio di analisi dei segnali e analisi onde di superficie descritti durante il corso.

NON SI CONCEDONO APPELLI STRAORDINARI OLTRE AI 6 o 7 INSERITI ANNUALMENTE NEL CALENDARIO ISTITUZIONALE. Non scrivetemi che è il vostro ultimo esame e vi *dovete* laureare. Nessuno si *deve* laureare. Uno prima finisce gli esami, poi chiede la tesi e poi si laurea. 

Strumenti a supporto della didattica

Lezioni registrate su Teams.

Strumentazione geofisica fornita dal docente.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Silvia Castellaro