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Tomografie elettriche

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Sezioni geoelettriche 2D

Le sezioni geoelettriche multipolari (spesso impropriamente dette tomografie elettriche) vengono realizzate misurando i valori del campo elettrico in corrispondenza di un allineamento di elettrodi di misura equispaziati. Il campo elettrico viene generato da un polo di corrente posto all`interno della linea di misura, il quale viene spostato automaticamente all`interno della linea.
Le prove geoelettriche forniscono quindi una sezione verticale del terreno mediante una molteplicità di valori di resistività apparente riportabili su una maglia regolare.  La resistività apparente è definita come rapporto fra differenza di potenziale al dipolo di misura e corrente immessa al polo di corrente, rapporto che viene moltiplicato per un opportuno fattore geometrico dipendente dalla posizione reciproca degli elettrodi.
I  metodi  di prospezione geofisica permettono  la  ricostruzione stratigrafica  del  sottosuolo  utilizzando  alcuni parametri fisici che caratterizzano gli strati del terreno.Geoel8

Nella  prospezione  geoelettrica  si determina il  parametro  fisico    resistività  elettrica , relativo alle formazioni che costituiscono il sottosuolo. La resistività è un parametro indipendente dalle  caratteristiche geometriche della formazione litologica cui si  riferisce  ed è definito  come la resistenza elettrica per unità di  volume.
Ogni corpo roccioso  presenta  un ampio campo  di variabilità dei propri valori  di  resistività;  essi  dipendono  dal  grado di omogeneità,    dal  livello  di  alterazione   e, per rocce e litoidi,  dal  grado  di fratturazione.  Nel  caso  di  terreni sciolti, quali i depositi alluvionali recenti,   la  resistività dipende dalla  granulometria,   dai  fluidi  in  essi  contenuti e dal quantitativo in  sali  disciolti. A questa  regola  fanno eccezione  le argille che,   anche  se  compatte,   hanno sempre  valori di resistività estremamente  bassi; questo    è   dovuto  principalmente  alle caratteristiche  del   reticolo cristallino   dei minerali che le compongono ed al loro  grado  di saturazione.

Ipotizzando di eseguire le misure su un semispazio a resistività omogenea, il fattore geometrico K è quel valore che servirebbe a fare in modo che il rapporto dV/I*K fosse esattamente uguale al valore di resistività del semispazio. Variando dV/I per i diversi dipoli, K è un valore che dipende solo dalla posizione degli elettrodi.
L`acquisizione dei dati, molto complessa, viene gestita completamente da una apposita strumentazione in grado di acquisire 48 canali simultaneamente (AL48) e di comandare automaticamente l`inversione della corrente.
La sezione ottenuta consente il miglior dettaglio geoelettrico possibile nella definizione di una sezione del sottosuolo ed è validamente utilizzabile per ubicare cavità, cunicoli, anomalie laterali e presenza di inquinanti nonchè ogni genere di anomalia elettrica del terreno sia verticale che orizzontale.
Ciascuno degli asterischi riportati in figura  corrisponde ad una diversa coppia di misure di resistività del sottosuolo, ottenuta da una diversa coppia di poli di misura e da diverse posizioni del polo di corrente.
I dati di resistività apparente vengono quindi elaborati con un apposito programma in grado di ricostruire il valori reali di resistività per inversione numerica 2D.
Viene quindi spesso  utilizzato il dispositivo elettrodico polo-dipolo appena descritto. In particolare, per ogni posizione del picchetto di corrente (in tutto 48) si acquisiscono 13   valori di resistività apparente su 13 dipoli MN di misura.
Come esempio dello stendimento base  si valuti l’immissione di corrente nell’elettrodo 1 a progressiva 0. Nel caso di interdistanza elettrodica 3 metri,  i dipoli di misura sono i seguenti:

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Questo schema di acquisizione viene applicato sia per i dipoli a progressive maggiori del polo di corrente sia per i dipoli a progressive minori per un totale massimo di 20 misure per polo di corrente.
L’interdistanza elettrodica di 3m consente di indagare i terreni fino a circa 25 metri di profondità con un  dettaglio decrescente con la profondità.

La tavola grafica qui sopra illustra i risultati delle indagini nel rispetto della  seguente modalità rappresentativa:
La prima coppia di sezioni in alto riporta le resistività apparenti misurate e calcolate dal modello di resistività reali posto in quarta  riga, relative ai dipoli antistanti il polo di corrente.
La seconda coppia di sezioni in seconda riga rappresenta le resistività apparenti misurate e calcolate dal modello di resistività reali, relative ai dipoli retrostanti  il polo di corrente (dipoli inversi)
Di queste, le sezioni a destra illustrano i valori di tutte le resistività apparenti effettivamente  misurate, quindi i dati sperimentali. In corrispondenza di  ciascuna di queste misure è anche graficata una piccola croce bianca. Si notano 13 livelli di dati a 13 profondità diverse e logaritmicamente crescenti.
Le sezioni a sinistra sono ottenute dal modello matematico applicato al modello di resistività.
La più o meno perfetta coincidenza delle sezioni a sinistra (calcolate) e a destra (misurate) corrisponde graficamente all’errore rms finale del processo di iterazione..
Il modello delle resistività reali è il risultato dell’inversione numerica dei dati sperimentali ed è riportato in terza riga. Questa sezione  costituisce il risultato finale della procedura di inversione che, a partire dalle resistività apparenti misurate (dirette e inverse) produce una unica sezione di resistività reali.
L’ultima sezione in basso riporta  l’interpretazione stratigrafica della sezione di resistività reali. In questo caso l’interpretazione più opportuna corrisponde alla semplificazione del modello numerico continuo tramite superfici delimitate.

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