Nell’area oggetto di studio e’ stata eseguita un’indagine geofisica allo scopo di rilevare l’eventuale presenza di cavita’ sotterranee e di ottenere informazioni utili sui caratteri stratigrafici e strutturali del sottosuolo. Dato che tale sottosuolo ricade in un’area urbana, l’indagine geofisica e’ risultata piuttosto complessa, sia per le comprensibili difficolta’ logistiche e sia per le molteplici cause di

 disturbo delle misure geofisiche (condotte acquedottistiche metalliche, tombini, condotte fognarie, rete elettrica, edifici, massicciata stradale, attivita’ antropiche, ecc.). In virtu’ di cio’, la scelta dei metodi geofisici utilizzati, e’ stata particolarmente attenta, allo scopo di minimizzare gli effetti di disturbo e di esaltare i segnali utili. La ricerca di cavita’ e’ stata effettuata tramite una metodologia elettromagnetica (GPR o Ground Penetrating Radar o Georadar), mentre le caratteristiche stratigrafico-strumentali sono state indagate con metodi sismici a rifrazione.

Prospezione georadar

Il metodo georadar (da Geo e RADAR = RAdio Detecting And Ranging = radio - rilevatore e misuratore di distanza) e’ una tecnologia idenea per un’esplorazione del sottosuolo ad alta risoluzione. Tale metodo e’ stato recentemente usato con successo in una grande varieta’ di applicazioni, risultando anche efficace per la ricerca di cavita’. Generalmente il metodo consiste nel trasmettere nel terreno un breve impulso di energia elettromagnetica ad alta frequenza (principalmente nelle bande VHF), attraverso un’appropriata antenna trasmittente, generando un fronte d’onda che si propaga nel terreno. Tale propagazione dipende dalle proprieta’ elettriche del terreno alle alte frequenze, ovvero, dalla costante dielettrica (o permittivita’ relativa) e dalla conduttivita’, controllate, a loro volta, dal contenuto d’acqua. Allorche’ il fronte d’onda elettromagnetico incontra in profondita’ delle variazioni nelle caratteristiche elettriche, parte dell’energia viene trasmessa oltre la discontinuita’, parte viene riflessa e captata da un’antenna ricevente. Il relativo segnale e’ amplificato, acquisito digitalmente tramite computer e visualizzato. L’ampiezza del segnale riflesso dipende dal contrasto nelle costanti dielettriche tra i differenti mezzi e, in particolare, dal coefficiente di riflessione, che per segnali riflessi perpendicolarmente e’:
R= (VK1-VK2) / (VK1 + VK2) dove K1 e K2 sono le costanti dielettriche di due mezzi. Mentre la potenza riflessa e’ |R|.
Spesso succede che i differenti litotipi presenti nel sottosuolo si differenziano notevolmente nelle loro costanti dielettriche, cosi’ come gli oggetti sepolti si differenziano dal mezzo inglobante.
Cio’ determina discontinuita’ con elevati coefficienti di rflessione che, a loro volta producono segnali riflessi abbastanza energetici e ben rilevabili. Purtroppo, cio’ attenua fortemente l’energia trasmessa, limitando la penetrazione efficace. Se si desidera far penetrare un segnale radar piu’ in profondita’, in un certo terreno, a parita’ di caratteristiche strumentali, occorre diminuire la frequenza dell’impulso irradiato, con conseguente diminuzione di risoluzione Dato che in un’indagine sono spesso richiesti contemporaneamente sia risoluzioni che penetrazioni elevate e che tali obiettivi sono discordanti, diventa necessario un compromesso nella scelta della frequenza da adottare. Tale compromesso puo’ essere evitato usando piu’ antenne con differenti frequenze. I dati GPR vengono generalmente acquisiti lungo profili, secondo la tecnica a riflessione, spostando continuamente le antenne ricetrasmittenti sul terreno e inviando impulsi elettromagnetici in profondita’. Ad ogni posizione indagata compete un radargramma (ampiezza del segnale radar riflesso in funzione del tempo). I dati radar di un profilo vengono presentati accostando tutti i radargrammi acquisiti in verticale, verso il basso, lungo la linea scansionata. L’asse verticale e’, quindi, rappresentato dal tempo di viaggio di andata e ritorno dell’impulso, misurato in nanosecondi. Se la velocita’ dell’impulso elettromagnetico e’ nota, la profondita’ dell’oggetto riflettente puo’ essere determinata tramite la semplice relazione:
h = v x t / 2
dove h e’ la profondita’ dell’oggetto, t e’ il tempo di andata e ritorno e’ la velocita’ del mezzo. Per mezzi poco dispersivi la velocita’ di propagazione e’ legata alla costante dielettrica dalla relazione:
V = c / K
dove K1 e K2 sono le costanti dielettriche di due mezzi. Mentre la potenza riflessa e’ R al quadrato.
Spesso succede che i differenti litotipi presenti nel sottosuolo si differenziano notevolmente nelle loro costanti dielettriche dal mezzo inglobante. Cio’ determina discontinuita’ con elevati coefficienti di riflessione che, a loro volta producono segnali riflessi abbastanza energetici e ben rilevabili. Purtroppo, cio’ attenua fortemente l’energia trasmessa, limitando la penetrazione efficace. Se si desidera far penetrare far penetrare un segnale radar piu’ in profondita’ occorre diminuire la frequenza dell’impulso irradiato, con conseguente diminuzione di risoluzione. Dato che in un’indagine sono spesso richiesti contemporaneamente sia risoluzioni che penetrazioni elevate e che tali obiettivi sono discordanti, diventa necessario un compromesso nella scelta della frequenza da adottare. Tale compromesso puo’ essere evitato usando piu’ antenne con differenti frequenze. I dati GPR vengono generalmente acquisiti lungo profili, secondo la tecnica a riflessione, spostando continuamente le antenne ricetrasmittenti sul terreno e inviando impulsi elettromagnetici in profondita’. Ad ogni posizione indagata compete un radargramma (ampiezza del segnale radar riflesso in funzione del tempo). I dati radar di un profilo vengono presentati accostando tutti i radargrammi acquisiti in verticale, verso il basso, lungo la linea scansionata. L’asse verticale e’, quindi, rappresentato dal tempo di viaggio di andata e ritorno dell’impulso, misurato in nanosecondi. Se la velocita’ dell’impulso elettromagnetico e’ nota, la profondita’ dell’oggetto riflettente puo’ essere determinata tramite la semplice relazione:
h= v x t/2
dove h e’ la profondita’ dell’oggetto, t e’ il tempo di andata e ritorno e v e’ la velocita’ del mezzo. Per mezzi poco dispersivi la velocita’ di propagazione e’ legata alla costante dielettrica dalla relazione:
V= c/Vk
dove c e’ la velocita’ della luce nel vuoto e k e’ la costante dielettrica. Quindi, se si conosce K si puo’ stimare la velocita’ del mezzo.
Data l’importanza della determinazione della profondita’ del tetto di eventuali cavita’ rilevabili con i metodo georadar, in piu’ punti strategici sono state eseguite misure CMP, particolarmente idonee per valutare la velocita’ di propagazione delle onde elettromagnetiche in sito. Le sezioni radar, data l’acquisizione in ambiente urbano, sono state accuratamente elaborate e interpretate. In particolare, e’ stato innanzi tutto stabilito il “tempo zero”, in quanto t=0 sui dati sperimentali non corrisponde all’istante iniziale dell’emissione dell’impulso.