GNGTS 2014 - Atti del 33° Convegno Nazionale

GNGTS 2014 S essione 3.1 97 Ricerca delle cavità – casi di studio. Dopo aver ridefinito la geologia locale è stato possi- bile interpretare le curve H/V, sperimentali e sintetiche, in funzione delle informazioni stratigra- fiche per meglio vincolare alla stratigrafia il modello di velocità del sottosuolo. È stato quindi possibile riferire il primo dei due picchi maggiori (~ 1.8 Hz) al top della formazione delle brecce di base, il secondo (~5 Hz) al limite tra le argille e le marne calcaree, rispettivamente alla profondità di circa 100 e 20 m. La notevole dispersione del segnale, e del conseguente rapporto H/V, a frequenze superiori a 50-60 Hz è da correlare con i livelli più superficiali e prevalente- mente antropici del suolo (pavimentazioni, riempimenti, fognature ecc.): è quindi tra questi ultimi due intervalli di frequenza che vanno ricercate le dispersioni e le inversioni del segnale sismico dovute alle eventuali cavità antropiche. Come è noto infatti, la presenza di strati lenti o grosse cavità in sottosuolo produce, nel rapporto HVSR, il cosiddetto fenomeno dell’inversione sismica, cioè la maggiore ampiezza della traccia relativa alla componente verticale del moto del suolo rispetto a quelle orizzontali. La frequenza, o meglio l’intervallo di frequenze cui l’inversione si verifica è determinato dalla profondità dello strato o della cavità, secondo la nota formula F=4h·V; sappiamo anche che per avere effetto sulla propagazione delle onde elastiche un qualunque corpo, o viceversa cavità, deve avere dimensione almeno paragonabile alla metà della lunghezza dei treni di onda che la attraversano. Considerando la velocità delle onde S circa 500 m/s, ne deriva che cavità di amp- iezza di alcuni metri (5-10, come nel nostro caso) sono sensibili a frequenze uguali o superiori a 25-50 Hz. Il primo caso studiato è costituito da un piccolo ipogeo che si estende sotto due diversi aggregati edilizi, incrociando la sede di uno stretto vicolo pavimentato a selci e fortunatamente interdetto al traffico. La camera centrale dell’ipogeo, dell’originaria volumetria di circa 200 m 3 , ha subito un vistoso crollo dei conglomerati di volta (circa 50 m 3 ) in corrispondenza dell’incrocio con il vicolo, fino ad esporre le tubature dei servizi urbani che corrono lungo la via soprastante (foto in Fig.2). Sovrapponendo la pianta dell’ipogeo, rilevata in sottosuolo dagli scriventi, con le planimetrie catastali è stato possibile individuare con buona approssimazione il tratto di strada interessato. Sono state quindi eseguite lungo il vicolo 11 misure microsismiche, distanziate tra loro di 1 m, in modo da intercettare la traccia dell’ipogeo sottostante. Le misure hanno avuto tempo di acquisizione di 10 minuti, tranne la n. 00, con tempo di acquisizione di 30 minuti; non sono state riscontrate significative differenze tra le relative tracce. I risultati dell’indagine sono sintetizzati in Fig. 2. Il grafico in alto riporta le tracce complessive del rapporto H/V delle 11 misure, assieme a due misure di riferimento (23SM e 7SM) eseguite in sottosuolo a diretto contatto con il substrato. Si notano chiaramente i due massimi “stratigrafici” a 1.8 ed a 5 Hz, corrispondenti alle due principali discontinuità situate, come detto, alle profondità di circa 100 e 20 m; sulla destra, a frequenze superiori a 50 Hz, compaiono i picchi relativi all’effetto della pavimentazione stradale. A frequenze intermedie (5-50 Hz) si trova il campo di interesse per gli intervalli di profondità interessati dalle cavità (1-10 m). Nella parte centrale della figura sono riportati gli spettri di risposta delle 5 stazioni centrali, che come si può vedere sono chiaramente interessati dal fenomeno dell’inversione (la traccia della componente verticale supera in ampiezza quelle delle componenti orizzontali) nell’intervallo di frequenze di interesse. Il fenomeno è ovviamente più accentuato nelle tre stazioni centrali, posizionate in corrispondenza della volta della cavità. L’inversione del segnale sismico può essere messo in maggiore evidenza utilizzando una routine già disponibile nel programma Grilla, originariamente studiata per l’analisi della vibrazione armonica in edifici, che permette di confrontare tra loro le tracce rilevate delle diverse componenti spaziali (nel nostro caso la componente verticale), sottraendo a ciascuna lo spettro di frequenza di una stazione di riferimento, nel nostro caso una di quelle rilevate in sottosuolo. Il diagramma (Fig. 2, in basso) mette in evidenza un forte e netto picco di amplificazione della componente verticale (fino a 10 volte la misura di riferimento) delle stazioni direttamente sovrastanti la cavità. La costanza della frequenza del picco (circa 20 Hz) in tutte le stazioni interessate suggerisce come questo