GNGTS 2014 - Atti del 33° Convegno Nazionale

Calcolo dell’H/V con un modello del campo completo delle vibrazioni ambientali basato su una distribuzione di sorgenti SUPERFICIALI spazialmente correlate E. Lunedei 1 , D. Albarello 1 1 Dipartimento di Scienze Fisiche, della Terra e dell’Ambiente dell’Università degli Studî di Siena Introduzione. La tecnica dei rapporti spettrali H/V (o tecnica H/V o tecnica HVSR) del campo delle vibrazioni ambientali rappresenta uno strumento importante per la determinazione speditiva delle proprietà meccaniche del sottosuolo e trova ampio utilizzo negli studî di microzonazione sismica (p. es., Gruppo di Lavoro MS, 2008; Gruppo di Lavoro MS-AQ, 2010). Essa consiste nell’esecuzione di misure a stazione singola, con sismometri tridirezionali ad alta sensibilità (tromografi): le ampiezze spettrali medie delle tre acquisizioni (una per ogni direzione spaziale), opportunamente combinate le componenti orizzontali (Lunedei e Albarello, 2012; Albarello e Lunedei, 2013), determinano la curva HV(ω) , che esprime l’andamento, con la pulsazione ω , del rapporto spettrale H/V fra le componenti orizzontale e verticale del moto del suolo prodotto del campo delle vibrazioni ambientali. L’uso della curva HV(ω) per inferire le proprietà meccaniche del sottosuolo dipende dalla disponibilità di modelli teorici che la leghino a queste ultime. Un aspetto importante di questi modelli è la loro maggiore o minore capacità di tenere conto delle diverse fasi sismiche presenti nel campo delle vibrazioni ambientali e del loro legame con le sorgenti responsabili del campo stesso. Sin dalla fine degli anni ottanta, quando questa tecnica è stata introdotta, sono stati proposti varî modelli caratterizzati da livelli diversi di complessità e completezza. Oltre a quelli più semplici, basati sull’ipotesi che onde di volume (di origine ignota) incidenti verticalmente possano spiegare interamente le osservazioni (p. es., Herak, 2008), i modelli più avanzati si possono distinguere in due famiglie (p. es., Lunedei e Malischewsky, 2014): quelli nei quali il campo delle vibrazioni ambientali è generato da una distribuzione superficiale (o quasi superficiale) di sorgenti (p. es., Field e Jacob, 1993; Lachet e Bard, 1994; Arai e Tokimatsu, 2004; Lunedei e Albarello, 2010) e quello in cui tale campo ha carattere diffuso ( e.g. , Sánchez- Sesma et al. , 2011). Alla prima famiglia appartiene il modello di Distribuzione Superficiale di Sorgenti (DSS), presentato da Lunedei eAlbarello (2010), nel quale le vibrazioni ambientali sono l’effetto di una distribuzione uniforme di forze aleatorie puntiformi non correlate che si trovano sulla superficie terrestre. Alcune note (García-Jerez et al. , 2011, 2012a, 2012b, 2012c) sono state dedicate alla comparazione di questo modello con quello di campo diffuso (DFA= Diffuse Field Approach ). Entrambi questi modelli, basati su un approccio nel dominio delle frequenze, permettono di calcolare le potenze spettrali del campo delle vibrazioni ambientali, dalle quali si ottiene la curva H/V teorica. Tuttavia, in generale, tale calcolo è molto più veloce con il modello DFA che con il modello DSS, tranne quando sia considerata la sola componente d’onde superficiali; questo fatto preclude la possibilità di applicare il modello DSS di campo completo nelle procedure d’inversione. Tale notevole differenza nella velocità di esecuzione è dovuta al fatto che il modello DSS richiede, per il calcolo delle potenze spettrali (da cui si ottiene la curva H/V), una doppia integrazione: nel numero d’onda e nella distanza fra sorgente e ricevitore. Grazie all’ipotesi di campo diffuso, il modello DFA necessita solo della prima di queste integrazioni. Oltre a tale questione pratica, due fondamentali aspetti teorici sono critici nel modello DSS: la non convergenza dei suddetti doppi integrali delle potenze spettrali [Eqq. da (45) a (47) in Lunedei e Albarello (2010)] e l’irrealistico presupposto che le sorgenti siano mutuamente non correlate, indipendentemente alla relativa distanza. È interessante notare che entrambi tali limiti del modello DSS possono essere affrontati congiuntamente cambiando il punto di vista nel descrivere il campo delle vibrazioni ambientali. Ciò permette anche un notevole miglioramento nella velocità di calcolo della nuova versione del modello DSS, che la rende comparabile con quella del modello DFA. 210 GNGTS 2014 S essione 2.2