Influenza delle argille sulle proprietà elastiche ed elettriche di mezzi eterogenei e porosi ed applicazione del Modello Elettrosismico

Questa tesi di dottorato espone i risultati di una verifica di validitàƒ , anche in presenza di argille, del ࢠmodello elettrosismicoࢠproposto da CARRARA et alii (1994, 1999) per valutare la porositàƒ (?) e il grado di saturazione (Sw) mediante misure contestuali di resistivitàƒ e di velocitàƒ di propagazione delle onde di compressione. Sono state effettuate misure di laboratorio della velocitàƒ di propagazione di un impulso elastico, utilizzando la tecnica degli ultrasuoni, e della resistivitàƒ elettrica, utilizzando il metodo a due elettrodi, su campioni ricostruiti costituiti da sabbia ed argilla, aggregati da cemento calcareo e pozzolanico. Utilizzando la modellizzazione proposta sono stati calcolati porositàƒ e grado di saturazione dei campioni e messi a confronto con quelli definiti da misure geotecniche effettuate sui medesimi. Sono state effettuate anche misure in situ con le classiche metodiche della geofisica applicata. Per i campioni ricostruiti, il confronto dei dati ha permesso di riconoscere una influenza sulla resistivitàƒ solo della porositàƒ interconnessa, mentre la velocitàƒ delle onde sismiche àƒ¨ dipendente dalla porositàƒ totale. Pertanto, nella modellizzazione in esame, si àƒ¨ introdotto un coefficiente XD, che indica la percentuale di porositàƒ interconnessa ?? rispetto alla porositàƒ totale ?V : V ? XD ? = ? Le misure di laboratorio sulle diverse serie di campioni ricostruiti, hanno permesso inoltre di arrivare ad una migliore definizione della matrice: per MATRICE si intende una struttura cristallina omogenea, isotropa e compatta, caratterizzata da assenza di pori ( ? = 0 ) e assenza di acqua ( Sw = 0 ); un materiale con queste caratteristiche viene indicato cristallograficamente con il termine di CCP (compact cubic packing) che mineralogicamente àƒ¨ tipico di solfuri ed ossidi con densitàƒ ( ? 5g / cm3 ) ben superiori a quella dei silicati fino ad ora utilizzate nellࢠequazione del fattore correttivo apportato al modello (? = 2.71g / cm3 ) (CARRARA et alii, 1999). Questa definizione di matrice influenza solo i materiali con basse porositàƒ , mentre per alte porositàƒ (>30%) non si ha molta differenza nellࢠutilizzare ? = 2.71g / cm3 oppure ? = 5g / cm3 , essendo la fase prevalente quella fluida, costituita da acqua ed aria, ad influenzare la resistivitàƒ e la velocitàƒ . Lࢠapplicazione del modello cosàƒ¬ corretto ha portato i seguenti risultati: ࢠ¢ un possibile raffronto tra porositàƒ geotecnica e porositàƒ da modello essendo entrambe porositàƒ totali; ࢠ¢ una migliore definizione del grado di saturazione che tende ad approssimarsi a quello fornito dalla geotecnica, con uno scarto medio in alcuni campioni anche del solo 2%, che rientra nellࢠerrore relativo percentuale medio stimato (à,±10%); ࢠ¢ una migliore definizione del valore di porositàƒ che tende ad approssimarsi a quello fornito dalla geotecnica, con uno scarto medio del solo 4%, che rientra nellࢠerrore relativo percentuale medio stimato (à,±10%). In conclusione, le analisi effettuate in laboratorio su campioni ricostruiti con argille hanno condotto a risultati incoraggianti; si sono infatti individuati gli elementi chiave che hanno consentito di rendere confrontabili i valori di porositàƒ (?) e grado di saturazione (Sw) ottenuti per via geotecnica con quelli stimati dal modello. Per quanto riguarda le misure in situ, il modello elettrosismico corretto àƒ¨ stato testato su tre aree test con differenti caratteristiche litologiche. La prima area-test àƒ¨ la duna costiera di Marina di Ascea, appositamente scelta in quanto rappresentativa di una litologia perfettamente omogenea, caratterizzata da sabbie giallastre, a composizione prevalentemente quarzosa, a granulometria medio-grossolana. La seconda area-test àƒ¨ il Piano di Verteglia, una conca tettono-carsica, ubicata nel massiccio del M.te Terminio, caratterizzata prevalentemente da argille, limi e sabbie, a forte componente piroclastica, che poggiano su un basamento carbonatico. La terza area-test àƒ¨ la Pineta di Castel Volturno, una piana alluvionale, caratterizzata da unࢠalternanza di porzioni superficiali limo-argillose, seguite da strati sabbiosi e piroclastiti rimaneggiate. Sono stati effettuati SEV Schlumberger per valutare le resistivitàƒ e sondaggi sismici a rifrazione per le velocitàƒ . I modelli di sottosuolo ottenuti da queste indagini riflettono la stratigrafia dei terreni riportata in bibliografia, anche se in nessuna delle zone dࢠindagine sono stati effettuati sondaggi diretti. Lࢠapplicazione del modello sui dati ottenuti ha consentito di ottenere una ࢠstratigrafia geofisicaࢠ, costituita da valori di resistivitàƒ e velocitàƒ delle onde sismiche dei terreni attraversati, associata ad una ࢠstratigrafia geotecnicaࢠ, costituita da valori di porositàƒ e grado di saturazione degli stessi. Solo per Ascea àƒ¨ stato possibile effettuare misure geotecniche in situ ed in laboratorio che ci consentissero la determinazione della porositàƒ delle sabbie, riscontrando valori molto prossimi a quelli stimati dal modello, con una differenza di solo 7%. Per quanto riguarda la porositàƒ , si àƒ¨ riscontrata una significativa coerenza tra i valori di porositàƒ stimati dal modello elettrosismico e quelli giàƒ noti per i litotipi ricostruiti nel sottosuolo. Nelle aree in cui àƒ¨ presente una falda idrica superficiale (Pineta di Castel Volturno e Marina di Ascea), il modello ha dato valori di grado di saturazione inferiori alle aspettative per gli orizzonti interessati dallࢠacquifero, con un massimo dellࢠ80% . La discrepanza àƒ¨ imputabile alla diversa conducibilitàƒ tra lࢠacqua misurata in pozzi e sorgenti ubicati nei pressi delle aree in esame e quella realmente presente nellࢠacquifero, che va ad influenzare la posizione del punto ACQUA nel modello. Dalle analisi dei risultati ottenuti, si evince che il modello individua con sufficiente accuratezza le variazioni relative di porositàƒ e saturazione nellࢠambito di unࢠarea di studio, permettendo cosàƒ¬ di individuare i siti piàƒ¹ favorevoli allo sfruttamento delle risorse idriche. Pertanto, lࢠutilizzazione del modello elettrosismico àƒ¨ un utile strumento per la costruzione di mappe di porositàƒ e saturazioni per ogni strato individuato in profonditàƒ con le pratiche e veloci prospezioni sismiche e geoelettriche, evitando costose indagini geognostiche, per evidenziare in unࢠarea i siti e gli orizzonti piàƒ¹ produttivi.