Identificazione di segnali da un array sismico per il monitoraggio di frane
Autore
Simone Franchi - Politecnico di Torino - [2003-04]
Documenti
Abstract
I sistemi di monitoraggio dei fenomeni franosi richiedono, nella fase preliminare, la conoscenza del tipo di movimento in atto o potenzialmente possibile nell’area esaminata, in modo da poter selezionare il sistema più efficace; è quindi fondamentale conoscere le caratteristiche geologiche del sito d’interesse. La seconda fase consiste nell’installazione degli strumenti adatti e nell’esecuzione della misure di monitoraggio: queste ultime possono essere eseguite in superficie oppure in profondità.Le misure in superficie più frequenti utilizzano la fotogrammetria terrestre, attraverso cui si determinano le coordinate spaziali di un punto da due immagini dello stesso acquisite da posizioni diverse, le misure topografiche, che permettono di determinare punti isolati o le misure con il GPS, che individua punti isolati con una stazione base di riferimento la cui localizzazione è nota e rispetto alla quale si ottengono le localizzazioni di una o più stazioni in un particolare sistema di riferimento. Le misure degli spostamenti in profondità vengono eseguite utilizzando gli inclinometri,che misurano inclinazioni di tratti di foro introducendo tali strumenti a diverse profondità nel foro stesso. Esiste infine un tipo di misurazione che si occupa della pressione delle acque sotterranee, misurandola attraverso dei piezometri o delle celle piezometriche.
I sistemi di monitoraggio dei fenomeni franosi sono quindi basati generalmente sul rilevamento dei movimenti veri e propri del corpo-frana e sugli spostamenti da esso subiti. Un approccio diverso per il monitoraggio di alcuni tipi di frane consiste invece nel tralasciare i movimenti compiuti dai materiali rocciosi formanti il pendio per focalizzare l’attenzione sui segnali che vengono trasmessi nel terreno nel momento in cui si verifica un fenomeno di frattura nella roccia che potrebbe provocare una frana vera e propria. Si studia quindi la propagazione delle onde sismiche generate in un punto preciso dell’area esaminata con gli strumenti tipici delle indagini sismiche, ovvero geofoni e sismografi. Nella maggior parte dei sistemi oggi funzionanti, però, ci si limita ad analizzare i segnali che superano una soglia di trigger prefissata, considerando un geofono (solitamente triassiale) alla volta e non cercando di stimare da dove arriva il segnale registrato. Così facendo, evidentemente, si perde informazione discriminante e si possono analizzare anche rumori estranei all'evolversi dell'evento franoso. Il sistema proposto (mutuato dagli studi e dalle apparecchiature usate per la localizzazione dei rockbursts in miniere profonde) richiede il posizionamento di almeno quattro geofoni a coprire il perimetro dell’area da esaminare in posizioni le cui coordinate spaziali siano note e di un sismografo in grado di rilevare i segnali trasmessi dai geofoni. Inoltre si tratta di mettere a punto e collaudare un software in grado di risolvere il problema della localizzazione dei precursori di fratture in roccia per poter mettere in sicurezza le zone a rischio nei dintorni della frana stessa. Il software deve elaborare i dati che riceve, forniti dalla strumentazione posta in loco, in tempo reale in modo da restituire rapidamente il valore delle coordinate della posizione dell’evento che saranno così lette e trattate statisticamente e, secondo che siano all’interno od all'esterno dell’area a rischio, intervenire con modalità da specificare. Contestualmente al posizionamento dei sensori è anche richiesta una campagna di misure sismiche volta a definire, nel miglior modo possibile, il campo delle velocità del volume in frana e delle sue immediate adiacenze. Lo studio effettuato pone le basi per lo sviluppo di un modello di sistema di monitoraggio basato su di una rete di sensori (wireless sensor networks).
I sistemi di monitoraggio dei fenomeni franosi sono quindi basati generalmente sul rilevamento dei movimenti veri e propri del corpo-frana e sugli spostamenti da esso subiti. Un approccio diverso per il monitoraggio di alcuni tipi di frane consiste invece nel tralasciare i movimenti compiuti dai materiali rocciosi formanti il pendio per focalizzare l’attenzione sui segnali che vengono trasmessi nel terreno nel momento in cui si verifica un fenomeno di frattura nella roccia che potrebbe provocare una frana vera e propria. Si studia quindi la propagazione delle onde sismiche generate in un punto preciso dell’area esaminata con gli strumenti tipici delle indagini sismiche, ovvero geofoni e sismografi. Nella maggior parte dei sistemi oggi funzionanti, però, ci si limita ad analizzare i segnali che superano una soglia di trigger prefissata, considerando un geofono (solitamente triassiale) alla volta e non cercando di stimare da dove arriva il segnale registrato. Così facendo, evidentemente, si perde informazione discriminante e si possono analizzare anche rumori estranei all'evolversi dell'evento franoso. Il sistema proposto (mutuato dagli studi e dalle apparecchiature usate per la localizzazione dei rockbursts in miniere profonde) richiede il posizionamento di almeno quattro geofoni a coprire il perimetro dell’area da esaminare in posizioni le cui coordinate spaziali siano note e di un sismografo in grado di rilevare i segnali trasmessi dai geofoni. Inoltre si tratta di mettere a punto e collaudare un software in grado di risolvere il problema della localizzazione dei precursori di fratture in roccia per poter mettere in sicurezza le zone a rischio nei dintorni della frana stessa. Il software deve elaborare i dati che riceve, forniti dalla strumentazione posta in loco, in tempo reale in modo da restituire rapidamente il valore delle coordinate della posizione dell’evento che saranno così lette e trattate statisticamente e, secondo che siano all’interno od all'esterno dell’area a rischio, intervenire con modalità da specificare. Contestualmente al posizionamento dei sensori è anche richiesta una campagna di misure sismiche volta a definire, nel miglior modo possibile, il campo delle velocità del volume in frana e delle sue immediate adiacenze. Lo studio effettuato pone le basi per lo sviluppo di un modello di sistema di monitoraggio basato su di una rete di sensori (wireless sensor networks).
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