Programmi laurea triennale

 

IN/0100 - SISMICA APPLICATA

Anno Accademico ​2019/2020

Docente
GIAN PIERO ​DEIDDA (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre​
Modalità d'Erogazione
Convenzionale​
Lingua Insegnamento
ITALIANO​



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/73] ​ ​INGEGNERIA PER L'AMBIENTE E IL TERRITORIO [73/00 - Ord. 2017] ​ ​PERCORSO COMUNE660
Obiettivi

In accordo con gli obiettivi formativi del CdS, il corso fornisce conoscenza e capacità di comprensione dei metodi sismici principalmente applicati per la caratterizzazione dinamica dei terreni e per l'esplorazione del sottosuolo, finalizzati alla costruzione dei Modelli Geotecnici di Sottosuolo. In particolare, lo studente acquisirà:
una conoscenza dettagliata dei fenomeni fisici relativi alla propagazione delle onde sismiche, supportata dagli strumenti matematici di base necessari per la descrizione dei fenomeni ondulatori;
conoscenza e capacità di comprensione dei legami tra le caratteristiche di propagazione delle onde (velocità di propagazione e attenuazione delle ampiezze) e le proprietà (visco-) elastiche dei terreni e delle rocce.
Acquisirà, inoltre, gli elementi teorico-pratici riguardanti il funzionamento e l'utilizzo della strumentazione impiegata nelle indagini sismiche e le tecniche di acquisizione, elaborazione e interpretazione dei dati sismici.
Supportato dalla descrizione e dall'analisi di alcuni casi pratici, lo studente svilupperà le proprie capacità di applicazione delle conoscenze acquisite cimentandosi, sia in modo guidato che autonomamente, nella modellizzazione della propagazione delle onde sismiche, nella progettazione e nell'esecuzione di indagini sismiche in aree non complesse e per obiettivi di tipo ingegneristico e geotecnico. Inoltre, lo studente sarà in grado di valutare criticamente i risultati di indagini eseguite da altri e comunicare con linguaggio appropriato con persone che svolgono attività nel settore delle indagini sismiche. Infine, lo studente acquisirà la capacità di integrare le conoscenze con quelle relative ad altri insegnamenti del Corso di Laurea e a fonti esterne per
il conseguimento di una preparazione ad ampio spettro nell'ambito delle indagini ingegneristiche dell'ambiente e del territorio;
il consolidamento degli strumenti necessari per l'eventuale prosecuzione degli studi nella Laurea Magistrale;
l'aggiornamento professionale continuo a livello individuale

Prerequisiti

Per frequentare proficuamente il corso di Sismica Applicata, lo studente deve possedere le conoscenze matematiche di base (derivate e derivate parziali, gradiente, divergenza e teorema della divergenza, rotore e teorema del rotore, equazioni differenziali, vettori e matrici, serie, numeri complessi e funzioni complesse, formule di Eulero), fornite dai corsi di Analisi 1 e 2, e le conoscenze della Fisica (forza e sistemi di forze, moto armonico, fenomeni ondulatori), fornite dai corsi di Fisica. Deve conoscere, inoltre, gli argomenti del corso di Scienza delle Costruzioni riguardanti i tensori degli sforzi e delle deformazioni, la relazione sforzi-deformazioni per i materiali perfettamente elastici (Legge di Hooke), i parametri elastici (parametri di Lamé, modulo di Young, rapporto di Poisson, modulo di taglio, modulo di incompressibilità).

Contenuti

Il corso affronta in maniera dettagliata sia gli aspetti teorici della propagazione delle onde sismiche sia gli aspetti pratici dell'utilizzo dei principali metodi sismici per la caratterizzazione dei suoli e delle rocce. Nella prima parte del corso saranno trattati gli aspetti teorici della propagazione delle onde sismiche e i legami che le caratteristiche di propagazione (velocità, attenuazione) hanno con le caratteristiche geometriche e fisico-meccaniche dei materiali del sottosuolo. Successivamente, saranno affrontati tutti gli aspetti essenziali delle fasi di acquisizione, elaborazione ed interpretazione dei dati per i principali metodi attualmente utilizzati in campo ingegneristico (metodo sismico a rifrazione, metodo sismico a riflessione e metodi in foro, quali cross-hole e down-hole). Saranno forniti, infine, alcuni elementi di base dell'ingegneria sismica.
In dettaglio, gli argomenti del corso sono:

Onde sismiche e leggi della propagazione [13 ore di lezione, 7 ore di esercitazione]
Concetto di onda
Sforzi, deformazioni e legge di Hooke
Onde sismiche di volume: P, S (SV ed SH)
Velocità di propagazione delle onde sismiche
Propagazione delle onde sismiche nei mezzi eterogenei 1D
Coefficienti di riflessione e trasmissione
Risposta sismica locale: amplificazione sismica e risonanza
Onde omogenee e onde evanescenti
Onde superficiali (Rayleigh e Love)
Divergenza geometrica per le onde sferiche e per le onde cilindriche
Cenni sui materiali viscoelastici
Attenuazione delle ampiezze per anelasticità: coefficiente di attenuazione, rapporto di smorzamento e fattore di qualità
Aspetti cinematici della propagazione delle onde
Principio di Fermat
Principio di Huygens
Legge di Snell
Dromocrone (onda diretta, onde rifratte criticamente, onde riflesse, onde diffratte) per i mezzi stratificati con interfacce sia orizzontali che inclinate
Strumentazione [4 ore di lezione]
Geofoni e idrofoni (principio di funzionamento e caratteristiche costruttive)
Sorgenti sismiche (caratteristiche costruttive e caratteristiche dei segnali generati)
Sismografi (caratteristiche di funzionamento)
Sismogrammi multicanale [2 ore di lezione, 2 ore di esercitazione]
Caratteristiche generali
Riconoscimento degli eventi
Metodi sismici in foro: cross-hole e downhole [4 ore di lezione, 2 ore di esercitazione]
Acquisizione ed elaborazione dati
Vantaggi e svantaggi e potenziali problemi
Sismica a rifrazione [6 ore di lezione, 4 ore di esercitazione]
Acquisizione dati
Geometrie di acquisizione e selezione della strumentazione ottimale
Elaborazione ed interpretazione dei dati
Metodo dei tempi intercetti
Metodo reciproco (Delay Times e Plus-Minus)
Metodo reciproco generalizzato (GRM)
Metodo tomografico con cenni sui problemi inversi
Sismica a riflessione per onde P e SH [10 ore di lezione, 4 di esercitazione]
Acquisizione dati
Tecnica CDP
Parametri di acquisizione e loro determinazione in funzione degli obiettivi dellindagine
Progetto di una linea sismica
Cenni di elaborazione dati
Tecniche di attenuazione del rumore
Analisi di velocità e correzioni per NMO
Correzioni statiche
Stacking
Cenni di Ingegneria sismica [2 ore di lezione]

Metodi Didattici

Ore di lezione: 40; Ore di esercitazione 20.
La didattica sarà prevalentemente erogata sotto forma di lezioni frontali ed esercitazioni in aula. Gli argomenti relativi alla pratica delle indagini sismiche saranno trattati con riferimento a casi di studio reali, scientifici e di professionali. Inoltre, sarà mostrata e utilizzata in laboratorio tutta la strumentazione necessaria per lesecuzione delle indagini sismiche. Infine, per un monte ore pari al 40 % della durata complessiva del corso, gli studenti iscritti al corso potranno seguire liberamente (seppure vivamente consigliati) un'attività di tutoraggio che gli aiuti a studiare e in cui potranno risolvere eventuali problemi di apprendimento.

Verifica dell'apprendimento

Prova scritta o orale. In particolare, per i primi appelli di giugno, luglio e settembre, l'esame consisterà in una prova scritta, della durata di 3 ore, contenente sia quesiti teorici che problemi numerici; per i successivi appelli, invece, l'esame consisterà in una prova orale. Durante lo svolgimento del corso, secondo il calendario ufficiale della Facoltà, sarà tuttavia possibile svolgere due prove intermedie scritte, contenenti sia quesiti teorici che problemi numerici, ognuna della durata di 3 ore.
Le prove, scritte o orali, prevedono due parti. Una parte (1) verifica l'acquisizione delle conoscenze sui fenomeni di propagazione delle onde sismiche e sui metodi di indagine sismica (acquisizione, elaborazione e interpretazione). Laltra parte (2) accerta le capacità di applicazione delle conoscenze acquisite (progetto e verifica dellacquisizione dei dati sismici; elaborazione ed interpretazione dei dati).
A ciascun quesito/problema viene assegnato un punteggio massimo in trentesimi, il cui valore tiene conto dell'impegno richiesto per la loro risoluzione, sia in termini di contenuti che di complessità di svolgimento. La somma dei punteggi massimi è pari a 32/30.
Il punteggio della prova d'esame, espresso da un voto in trentesimi, è dato dalla somma dei punteggi ottenuti con la valutazione dei quesiti/problemi proposti. Il voto di 32/30 corrisponde a 30/30 e lode.
Per la valutazione si considerano i seguenti elementi: a) Correttezza e completezza delle risposte; b) adeguatezza della procedura di risoluzione; c) correttezza dello svolgimento dei calcoli; d) chiarezza di esposizione; e) proprietà di linguaggio.

Testi

1) Dispense fornite dal docente
2) ASTM D4428 D4428M, Standard Test Method for Crosshole Seismic Testing
3) ASTM D7400 - 08, Standard Test Method for Downhole Seismic Testing
4) ASTM D5777 00, Standard Guide for Using the Seismic Refraction Method for Subsurface Investigation
5) ASTM D7128 05, Standard Guide for Using the Seismic-Reflection Method for Shallow Subsurface Investigation

Per approfondimenti:
6) Dentith M., Mudge S.T.. Geophysics for the mineral exploration geoscientist. Cambridge University Press, 2014 (Capitolo 6; Appendix 2; Appendix 6)
7) Telford, W.M., Geldart, L.P., Sheriff, R.E., Applied Geophysics. Cambridge University Press
(Capitolo 4).

Altre Informazioni

A supporto della didattica, all’inizio del corso saranno fornite tutte le diapositive utilizzate per le lezioni. Saranno, poi, progressivamente forniti alcuni semplici programmi di calcolo per l’interpretazione dei dati sismici in foro e per quelli a rifrazione. Saranno infine proposti esercizi con le relative soluzioni e testi d’esame relativi agli anni precedenti.

Altri insegnamenti programmati

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