GEOFISICA DI ESPLORAZIONE E DEL TERRITORIO

A. CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE

Conoscere i principi teorici fondamentali della geofisica, alla base delle metodologie trattate nel corso.

Assimilare i fondamenti teorici e applicativi delle tecniche principali per la caratterizzazione geologica e la ricostruzione della struttura del sottosuolo, a diverse scale e in diversi contesti geologici, anche complessi.

Conoscere i campi di applicabilità e i limiti delle tecniche geofisiche trattate.

Apprendere le basi dell'acquisizione sul campo e i principi generali dell’analisi dei dati geofisici con riferimento al monitoraggio dei processi geologici attivi e alla caratterizzazione geologico-ambientale del territorio.

B. CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE

Applicare le conoscenze geofisiche, teoriche e pratiche, acquisite per la caratterizzazione del sottosuolo e la valutazione delle proprietà geofisiche in una varietà di contesti, inclusi ambienti urbani e marini.

Progettare e condurre sul campo campagne di acquisizione di dati geofisici, anche in condizioni complesse.

Elaborare e interpretare i dati geofisici raccolti per la caratterizzazione, la modellazione e la ricostruzione del sottosuolo e per l’analisi e il monitoraggio dei processi geologici e ambientali.

Capacità di valutare la pericolosità naturale mediante metodologie geofisiche e geologiche integrate, a supporto della gestione del rischio e della pianificazione territoriale.

C. AUTONOMIA DI GIUDIZIO

Attraverso attività di terreno, selezionare le metodologie geofisiche più opportune e le configurazioni strumentali appropriate in base ai parametri fisici d'interesse, stabilendo le fasi operative più adeguate ai diversi contesti geologici e logistici.

Attraverso l'analisi di casi di studio anche complessi, programmare e dirigere piani di indagine e interventi sul territorio, anche finalizzati alla valutazione della pericolosità naturale, formulando giudizi autonomi nella gestione delle diverse fasi operative.

Attraverso attività di laboratorio, analizzare criticamente i dati e i modelli geofisici ottenuti durante le indagini, valutandone in autonomia l'affidabilità e i limiti.

D. ABILITÀ COMUNICATIVE

Esprimere e argomentare con chiarezza e precisione, in forma orale, scritta e supportata da presentazioni digitali, le metodologie adottate, le procedure di analisi e i risultati delle indagini geofisiche.

Comunicare in modo efficace risultati tecnico-scientifici utilizzando un linguaggio rigoroso e accurato.

Redigere documentazione tecnica professionale e produrre elaborati grafici tecnico-scientifici e cartografia tematica.

Lavorare in contesti e team multidisciplinari, collaborando attivamente al confronto e alla risoluzione di problemi complessi legati al territorio e all'ambiente.

E. CAPACITÀ DI APPRENDERE

Consultare autonomamente banche dati, letteratura scientifica e riferimenti normativi di settore per l'aggiornamento periodico.

Affrontare in modo autonomo nuove tematiche e tecniche di analisi avanzata nell'ambito della geofisica applicata.

Integrare nuove conoscenze e strumenti all'interno di diversi contesti operativi sul territorio.

Il corso prevede 6 CFU di didattica frontale e 3 CFU di laboratorio e attività di terreno. Qualora necessario, si prevede lo svolgimento di didattica mista o a distanza.

Le attività di terreno si svolgeranno all'esterno, in siti rappresentativi delle problematiche da affrontare in funzione delle diverse tecniche geofisiche. L'attività di laboratorio si svolgerà presso l' aula di informatica del Dipartimento e prevede l'uso pratico di software per l'analisi di dati geofisici e la realizzazione di reportistica scientifica.  

Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus

Presentazione del Syllabus e della scheda dell'insegnamento: descrizione analitica degli obiettivi formativi del corso, dei risultati di apprendimento attesi, declinazione dei contenuti didattici, dei testi di riferimento, delle modalità d'esame e dei relativi criteri di valutazione.

Consolidamento e integrazione delle nozioni fondamentali necessarie per lo sviluppo dei contenuti avanzati dell'insegnamento.

Introduzione - Introduzione alle metodologie geofisiche utilizzabili in aree urbane, in campagna e in ambito marino e relativa progettazione di una campagna di acquisizione geofisica: campi di applicabilità, limiti e potenzialità delle principali metodologie geofisiche trattate.

Sismica a riflessione - Principi di base delle one sismiche, teoria e strumentazione. Survey, geometrie e configurazioni di acquisizione. Data processing: dromocrona delle onde riflesse; normal moveout; velocità rms; filtraggio; risoluzione orizzontale-verticale; deconvoluzione; stacking; migrazione; interpretazione. Applicabilità in aree urbane, in campagna e in ambiente marino. 

Tomografia Sismica - Principi di base e teoria. Strumentazione e survey, geometrie e configurazioni di acquisizione. Elaborazione dei dati.

Sismica in foro - Cross-hole test; Down-hole test; Up-hole test; campi di applicabilità.

Cenni alle tecniche di esplorazione sismica in ambiente marino – Sismica a riflessione profonda con sorgenti ad alta energia (Air Gun) -Sismica ad alta risoluzione con sorgenti elettroscarica (Sparker) -Metodi acustici ad alta o altissima frequenza (Side Scan Sonar e Multibeam Echo Sounder) -Metodi acustici a frequenza medio-alta (Sub-Bottom Profiler Chirp)

Tecniche di Sismica attiva e passiva per l’analisi delle onde Superficiali - Teoria delle onde superficiali; tecnica Masw; Refraction Microtremor analysis ReMi; Tecnica di Nakamura e rapporti spettrali (HVSR); casi applicativi

Ground Penetrating Radar: il metodo GPR; teoria e applicazioni con particolare riferimento all’ingegneria, all’archeologia, ai beni culturali e all’ambito forense.

Cenni di Pericolosità e Rischio sismico - metodo Deterministico e Probabilistico per la valutazione della Pericolosità Sismica. Pericolosità sismica di base Pericolosità Sismica locale.

Risposta sismica locale e Microzonazione Sismica - Amplificazione sismica; Tecnica di Nakamura e rapporti spettrali (HVSR); casi applicativi. Microzonazione Sismica; geologia locale e valutazione delle condizioni del terreno; effetti di sito; effetti dovuti a eterogeneità, presenza di irregolarità geometriche e topografiche, presenza di strutture tettoniche e cavità.

Caratterizzazione Dinamica Strutturale di edifici, attraverso analisi di vibrazioni ambientali: tecnica HHSR, analisi dello smorzamento, analisi secondo normativa UNI 9916.

ATTIVITÀ TEORICO-PRATICHE DI CAMPAGNA E DI LABORATORIO

Attività di terreno

Pianificazione ed esecuzione di campagne di acquisizione dati attraverso l'applicazione di metodologie geofisiche trattate nel corso, incluse sismica attiva e passiva. Le attività si concentrano sulla risoluzione di casi studio per la caratterizzazione del sottosuolo e prevedono il lavoro in team per la definizione delle fasi operative.

Attività di laboratorio

Analisi, elaborazione e interpretazione dei dati geofisici acquisiti sul campo attraverso l'uso di software specifici open-source. Le attività comprendono la produzione di report tecnici, grafici e cartografia tematica.

1.   M. Corrao e G. Coco (2021). Geofisica applicata. Con particolare riferimento alle prospezioni sismiche, elettriche, elettromagnetiche e geotermiche. Flaccovio Dario editore.

2.    J.M. Reynolds (2011). An Introduction to Applied and Environmental Geophysics (Second Edition). Wiley-Blackwell Editore

 3. Gruppo di Lavoro, Linee guida per le buone pratiche dell'analisi delle onde superficiali, 135 pp. CNR Edizioni, 2021.

4. Gruppo di lavoro MS, 2008. Indirizzi e criteri per la microzonazione sismica. Conferenza delle Regioni e delle Province autonome - Dipartimento della protezione civile, Roma, 3 vol. e Dvd.

5. Manuale pratico di risposta sismica locale. Dal sismogramma allo spettro di progetto con REXEL  e STRATA. Nori Di MArcantonio. EPC editore.

6. Roccaforte, F., & Cucinotta, C. (2015). Stima dei parametri geotecnici in geofisica applicata. Collana Geofisica. Palermo: Flaccovio Dario Editore. 139 pp. ISBN 978-88-579-0457-3.

7. Rapolla, A. (2008). La pericolosità sismica. Dalla classificazione sismica alla microzonazione dei territori comunali, alla risposta sismica del sito. Geofisica dell'ambiente e del territorio, 5. Napoli: Liguori Editore. 304 pp. ISBN 978-88-207-4092-4.

La verifica dell'apprendimento avverrà attraverso un colloquio orale, volto a valutare la preparazione sulle tematiche affrontate durante il corso, nonché la maturità e le competenze complessive acquisite dallo studente. È inoltre prevista la valutazione di un elaborato di progetto, incentrato su una tematica affrontata e analizzata nel corso delle attività.

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere. A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti)

Quali sono le analogie e le differenze tra i diversi metodi sismici di esplorazione?

Illustra la Tecnica di Nakamura o dei rapporti spettrali (HVSR).

Illustra i principali step del data processing in un survey di sismica a riflessione.

Illustra le principali tecniche di esplorazione in ambiente marino, differenziandole per efficacia e applicabilità.

Descrivi le tecniche di sismica in foro.

Qual è la differenza tra sismica attiva e passiva? quali sono i principali punti di forza  e di debolezza delle varie tecniche di sismica attiva e passiva?

Da cosa dipende la profondità massima investigabile con un profilo geofisico?

Cos'è il Ground Penetrating Radar? Quali sono i campi di applicabilità?

Illustra in cosa consistono le tecniche MASW e ReMi