indagine Georadar

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MAPPATURA DEL SOTTOSUOLO
INDAGINI GEORADAR
Dott. Geol. Nicola Berardi
[email protected]
GEORADAR / GPR
(GROUND PROBING RADAR )
Strumento sviluppato per l’indagine non invasiva del terreno in alta risoluzione e in profondità.
Rappresenta la più avanzata e sofisticata metodologia di indagine non distruttiva dedicata alla
ricerca di servizi e strutture interrate.
Il GPR utilizza brevi impulsi (1-2nsec) di onde elettromagnetiche ad alta
frequenza (25MHz-2000 MHz) inviati nel sottosuolo per ricevere echi
riflessi dalle superfici di discontinuità di materiali a differente caratteristica
dielettrica, presenti all’interno del mezzo indagato.
Il Georadar o GPR è in grado di rilevare un’anomalia
presente nel sottosuolo attraverso il contrasto
elettromagnetico fra quest’ultime ed il terreno stesso.
Il concetto è lo stesso che
guida la rilevazione della
posizione di oggetti sia fissi
che mobili, quali aerei, navi o
formazioni atmosferiche.
Profondità di penetrazione e risoluzione dipendono dalla frequenza delle antenne, dalle
proprietà elettromagnetiche del terreno e dalle caratteristiche dei bersagli.
Il GPR è potenzialmente in grado di rilevare qualunque anomalia nel sottosuolo, grazie al
contrasto tra le proprietà elettriche del materiale (metallo, cemento, muratura, pvc, polietilene,
ecc.) e quelle del terreno.
Tubo di medie dimensioni
200<Φ> 500mm
Tubi metallici
Tubo di grandi dimensioni
Φ>500mm
E’ possibile spesso distinguere un
tubo metallico dal forte contrasto
elettromagnetico.
E’ possibile fornire differenziazioni nel
diametro secondo range dimensionali.
In cosa consiste un’indagine Georadar?
1 - Acquisizione Dati
- Rilievo Cartografico in coordinate locali su capisaldi di riferimento o GIS
Si individua il sistema di riferimento che guiderà la successiva fase di acquisizione dei dati
geofisici.
Vengono rilevati, rispetto al sistema di riferimento, gli elementi topografici principali, integrati con
la referenziazione di manufatti fissi necessari per una precisa ed immediata lettura dell’indagine
(pali, pozzetti, caditoie, ecc..).
- Acquisizione dei dati geofisici
SCANSIONI LONGITUDINALI
rilevazione ottimale delle condotte trasversali
SCANSIONI TRASVERSALI
rilevazione ottimale delle condotte longitudinali
2 - Elaborazione Dati
– Processazione
Trasformazione dei dati grezzi acquisiti in campagna; essa viene eseguita tramite
l’ottimizzazione del segnale registrato agendo su di esso tramite vari tipologie di filtri e
amplificazioni.
– Interpretazione
Individuazione e stima delle profondità di sottoservizi e strutture; vengono utilizzati software
dedicati di interpretazione 3D, creati e ottimizzati per la mappatura delle tubature. I risultati
vengono trasferiti automaticamente in un programma CAD/GIS per essere integrati al rilievo
cartografico.
– Produzione della cartografia finale
Rappresentazione planimetrica ed in sezione dei risultati ottenuti.
CONOSCERE IL SOTTOSUOLO CON L’USO DELLA
TECNOLOGIA
Una conoscenza errata, imprecisa o incompleta del sottosuolo e dei sottoservizi può creare
diversi problemi.
Alcuni servizi sono rilevati quando è troppo tardi affinché ci
sia conformità con la fase di progettazione o, ancor peggio,
sono rilevati in modo accidentale con lavori invasivi,
causando potenziali pericoli per la salute e per la sicurezza
delle persone oppure l’interruzione di servizi.
Nelle TECNOLOGIE «TRENCHLESS», la segnalazione di ostacoli (manufatti, tubazioni),
permette all’operatore di impostare nel modo ottimale la perforazione/taglio, evitando di
danneggiare i sottoservizi preesistenti.
TOC/HDD
Nuova
tubazione
perforatrice
Tubi da evitare
Tubi da evitare
MINI / MICROTRINCEA
Conseguenze di lavori realizzati «alla cieca»
TOC/HDD
MINI / MICROTRINCEA
Vantaggi della tecnologia GPR
Indipendentemente dal budget, dall’ambito o dall’importanza di un progetto, il conseguimento
di informazioni precise sul sottosuolo offre una serie di vantaggi di fondamentale importanza:
-
Minimizzazione dell’impatto sul traffico veicolare
-
Ottimizzazione degli scavi (scavare nel posto giusto al primo colpo )
-
Minimizzazione dei rischi di danneggiamenti
-
Riduzione dei tempi di scavo
-
Riduzione dei costi e dello sperpero di risorse
Il Georadar, essendo un’indagine non distruttiva e non invasiva, è in grado di fornire
un’immagine del sottosuolo di rapida esecuzione, economica, oggettiva, verificabile e
precisa, fornendo il 100% di copertura della zona di progetto.
SALUTE e SICUREZZA
RIDUZIONE DEI COSTI
MIGLIORE GESTIONE DELLE RISORSE DEL SOTTOSUOLO
Livelli di accuratezza dei dati in funzione delle esigenze
LOCALIZZAZIONE
(detezione)
MAPPATURA DEL SOTTOSUOLO
LOCALIZZAZIONE (Detezione)
Mediante localizzatori ad induzione o georadar ad architettura semplificata è possibile
tracciare direttamente su asfalto i servizi individuati per un rapido screening prima di iniziare
una qualsiasi operazione di scavo.
Con i localizzatori è possibile anche seguire e tracciare esclusivamente un servizio interrato di
cui si vuole conoscere la posizione (localizzazione attiva mediante energizzazione del cavo o
tubo).
Georadar speditivo
Localizzatori ad induzione
MAPPATURA DEL SOTTOSUOLO
La mappatura del sottosuolo prevede una serie articolata di attività:
- Detezione
- Individuazione
- Verifica
- Inquadramento cartografico di sottoservizi, strutture, reperti archeologici e cavità nel
sottosuolo
Tutto ciò è possibile solo mediante strumentazione GPR di moderna generazione ed adeguate
procedure di acquisizione ed elaborazione dei dati.
Per la mappatura dei sottoservizi devono essere utilizzate strumentazioni Multi Canale e Multi
Frequenza con frequenza di 200 e 600MHz, in grado di fornire una gamma d’investigazione
compresa tra 0.05 – 3 m di profondità.
Scelta strumentazione
Bisogna considerare geometria e dimensioni degli oggetti da indagare e la tipologia del
terreno nel quale sono immersi.
− Detezione Superficiale: antenne ad alta frequenza (da 1600 a 600Mhz) per applicazioni entro
1m dal p.c.
− Detezione Profonda: antenne a bassa frequenza (200Mhz) per applicazioni fino a 3m dal p.c.
Prestazioni delle Antenne Georadar
Freq.(MHz)
Max penetrazione (m)
Risoluzione (cm)
900
1.20
5
500
2.40
10
300
4.00
20
100
12.00
50
Alta Frequenza:
+ risoluzione e sensibilità
– profondità
Bassa Frequenza:
- risoluzione e sensibilità
+ profondità
INDAGINI GEORADAR
REDAZIONE DI UN CAPITOLATO
Per redigere un capitolato per l’affidamento di un incarico di mappatura di sottoservizi presenti
in un’area, è importante tenere in considerazione alcuni aspetti fondamentali:
Definire con esattezza l’area che si vuole indagare (sede stradale, marciapiedi, larghezza di
investigazione, ecc..) per non avere ambiguità, evita contenziosi dopo che si è realizzata l’attività e
permettere a chi esegue il lavoro di poter valutare le condizioni operative (area urbana o
extraurbana, condizioni del traffico, zone di sosta, ecc..) in modo da esprimere la miglior offerta in
base ad estensione e condizioni del sito da investigare.
Definire l’obiettivo che si intende raggiungere attraverso l’indagine da commissionare.
Se si intende mappare tutti i sottoservizi presenti nell’area indicata, fino a profondità non inferiori a
2,5-3m, sarà necessario richiedere l’uso di una strumentazione GPR multifrequenza e la
realizzazione di profili trasversali e longitudinali con spaziatura adeguata al sito in esame.
Costi variabili in funzione del grado di dettaglio richiesto specie in fase di rilievo e restituzione
cartografica (in coordinate locali su capisaldi di riferimento o GIS), delle condizioni ambientali e
dell’estensione dell’area da indagare.
INDAGINI GEORADAR
Principali Applicazioni
•
Mappatura di condotte e strutture in zone urbane ed extraurbane;
•
Localizzazione di armature, fusti e serbatoi sepolti;
•
Ricerche archeologiche, monitoraggio di edifici storici;
•
Indagini strutturali su pareti e pavimentazioni (edifici, calotte di gallerie, ecc.);
•
Monitoraggi di massicciate stradali e ferroviarie;
•
Analisi profili stratigrafici e caratterizzazione del terreno (indagini geolitologiche);
•
Monitoraggi in fori pilota verticali e/o orizzontali per l’individuazione di fratturazioni, cavità o
manufatti sepolti;
Le applicazioni sono molteplici grazie alla natura modulabile di tale tecnologia, che permette di
operare in parallelo con differenti antenne, caratterizzate da frequenze comprese tra 25MHz e
2000MHz, in modo da rispondere ad un ampio ventaglio di esigenze tecniche.
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CASE HISTORY
VARIE LOCALITA’ 2007-2014
Mappatura del Sottosuolo - Georeferenziazione
Lo scopo dell’indagine è mappare tutti i sottoservizi posti al di sotto della sede
stradale su tratti di qualche decina di metri fino a decine di chilometri.
Per realizzare una mappatura precisa è necessario eseguire una fitta maglia di profili
GPR ed utilizzare uno strumento multifrequenza:
- Scansioni Longitudinali: spaziatura variabile tra 2 e 3m in funzione della larghezza della sede
stradale da investigare;
- Scansioni Trasversali: spaziatura variabile tra 2 e 5m in funzione della morfologia dell’area da
investigare (incroci, densità abitativa, ecc.).
Ciò garantisce una restituzione dei dati con un elevato grado di precisione.
Mappatura del Sottosuolo - Georeferenziazione
Indagini preliminari alla progettazione relativa alla posa di cavidotti F.O. mediante Minitrincea e
TOC su marciapiedi, aree di sosta, corsie stradali con valutazione di fattibilità ed eventuale
indicazione del tracciato migliore.
Restituzione CAD: esempio
di mappa dei sottoservizi
CESENA (FC) 2012-2014
Mappatura del Sottosuolo - Georeferenziazione
Geolocalizzazione delle infrastrutture individuate, messa in opera di un Geodatabase
VARIE LOCALITA’ 2007-2014
PROGETTAZIONE del tracciato di posa
In aree con elevata concentrazione di sottoservizi, risulta particolarmente utile eseguire
un’indagine georadar finalizzata ad individuare il canale di posa più agevole.
La linea azzurra
tratteggiata indica il
tracciato di posa consigliato
---------------------
VARIE LOCALITA’ 2007-2014
PROGETTAZIONE del tracciato di posa
In aree «sensibili» un’indagine geofisica georadar risulta la soluzione ottimale per ottenere
informazioni dettagliate sul sottosuolo senza causare disagi, interruzioni della circolazione
pedonale o del traffico.
RIMINI – 2010
INDAGINI preliminari a posa gasdotto
La segnalazione dei sottoservizi e manufatti presenti nel
sottosuolo ha permesso una corretta progettazione del
tracciato di posa, evitando in fase esecutiva, dispendiose
«sorprese» o variazioni del tracciato di posa.
VOLANO (TN) – 2014
INDAGINI GEORADAR preliminari a posa cavidotto in MINITRINCEA
La segnalazione di un ostacolo (tubazione) superficiale permette all’operatore di variare la
profondità di taglio in modo da evitare di danneggiare il sottoservizio preesistente.
sottoservizio
preesistente
«salvato»
sottoservizio
preesistente
segnalato in
cartografia
PROVINCIA DI TRENTO 2010-2013
Mappatura del Sottosuolo - Monitoraggio
Individuazione della posizione sul piano orizzontale e in profondità di un cavidotto (f. o.)
Campagna di monitoraggio delle profondità di posa di alcune tratte (35km) della rete di dorsale
in fibra ottica che permetterà la trasmissione di dati a banda larga e ultra larga nell’intero
territorio trentino.
In alcune tratte, l’infrastruttura posata, è risultata più superficiale rispetto alla profondità di
progetto, con conseguenti rischi di danneggiamento che si potrebbero riscontrare una volta
entrata in piena funzionalità.
Si è operato mediante l’utilizzo di un’antenna radar
ad alta frequenza (1.600MHz).
Esecuzione di scansioni che hanno cercato di
seguire l’esatto tracciato della linea in fibra ottica.
Sezione Radar:
CAVIDOTTO SUBSUPERFICIALE e con
andamento irregolare
Inserimento cartografico georeferenziato delle profondità del cavidotto, in modo da
rappresentare le criticità rilevate.
PESARO 2010
INDAGINI PRELIMINARI - Progettazione HDD/TOC
Attraversamento del Fiume Foglia per sostituzione della vecchia fognatura
Lunghezza della perforazione: 250m - Terreno: alternanza di strati argilloso-limosi e sabbiosi-ghiaiosi
INDAGINI PRELIMINARI - Progettazione HDD/TOC
MAPPATURA GEORADAR DEI SOTTOSERVIZI
INDAGINI PRELIMINARI - Progettazione HDD/TOC
STUDI GEOLOGICI / GEOTECNICI
Sondaggi Geognostici e Prove penetrometriche
Caratterizzazione del sottosuolo: Profondità acquifero e del
substrato roccioso, natura del terreno in profondità
INDAGINE GEOFISICA GEOELETTRICA
Presenza di blocchi, affioramenti e manufatti
INGEGNERIA (Indagini strutturali non-distruttive)
Monitoraggio e Diagnostica di edifici.
Radargramma di una lastra in cemento armato
Monitoraggio Strutturale in rocce calcaree - Terni / Rieti
(2008-2014)
Monitoraggio della presenza di fratturazioni e cavità lungo il fronte di avanzamento di
gallerie stradali, mediante antenna radar da foro con frequenza di 150MHz.
L’antenna viene introdotta in appositi fori orizzontali (almeno 3, con lunghezza di 30-40m)
realizzati sul fronte di scavo in modo da riuscire ad avere informazioni sull’intero areale.
RICERCHE ARCHEOLOGICHE e GIUDIZIARIE
VARIE LOCALITA’ 2007-2014:
Attraverso la pianificazione di moderne campagne di indagini geofisiche (Georadar,
Geoelettriche e Magnetometriche), è possibile fornire informazioni sulla presenza nel
sottosuolo di zone caratterizzate da anomalie elettromagnetiche sulle quali concentrare
scavi e saggi esplorativi (manufatti di origine antropica, cavità e zone caratterizzate da
manomissione del sottosuolo).
Mappe che mostrano mura sepolte,
probabilmente legate a strutture
archeologiche