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Strategie microsismiche per il monitoraggio di settori instabili

Il progetto ha integrato tecniche di monitoraggio microsismico sul settore instabile di Madonna del Sasso sul lago d’Orta. L’approccio ha permesso di evidenziare importanti relazioni tra ciclicità termiche e danneggiamento, e di identificare potenziali precursori della rottura

La riduzione dei rischi naturali e di quelli indotti dall’utilizzo di geo-risorse è un obiettivo prioritario, riconosciuto dal recente programma Horizon 2020. L’identificazione dei segnali caratteristici pre-rottura rimane incerta e necessita nuove tecniche e metodologie integrate finalizzate alla comprensione dei processi pre-rottura. I metodi geofisici sono il miglior strumento diagnostico per effettuare delle immagini di un determinato volume roccioso, fornirne lo stato di salute e rivelare segnali precursori di cui si può studiare la natura in termini di innesco della rottura. In particolare gli ammassi rocciosi proni allo sviluppo di episodi di rottura costituiscono un laboratorio naturale per ottenere avanzamenti della conoscenza.

Come sito “test” abbiamo utilizzato il settore instabile della Madonna del Sasso sul lago d’Orta (prov. di Verbania) un massiccio granitico attraversato da un sistema di fratture diffuso che ne compromette la stabilità. Dopo uno studio geomeccanico di dettaglio abbiamo dislocato una densa rete microsismica che è stata usata sia attivamente, registrando eventi naturali, sia passivamente, registrando eventi indotti attraverso sorgenti artificiali, che la vibrazione persistente del suolo nota come rumore sismico. Lo studio è stato integrato da simulazioni di laboratorio volte a comprendere le relazioni tra meccanismi sorgente e sismicità indotta. I risultati finali sono stati inseriti in un modello del comportamento meccanico dell’ammasso roccioso.
L’analisi del rumore ambientale e delle frequenze di vibrazione caratteristiche dei sistemi di frattura hanno permesso di evidenziare una ciclicità stagionale controllata da significativi cambiamenti di temperatura sia a breve termine (giorno/notte) sia a lungo termine (cicli stagionali). L’espansione termica legata all’aumento di temperature provoca una dilatazione delle fratture associata a segnali sismici caratteristici che sono stati riconosciuti dal sistema di monitoraggio e poi classificati e localizzati ove possibile. Ai fini di convalidare questa osservazione abbiamo sottoposto campioni di roccia a condizioni di temperatura equivalenti analizzandone i parametri geofisici tra cui i dati microsismici, che si mostrano in accordo con i cicli osservati alla scala di terreno.

Durante il periodo di osservazione non sono stati misurati cambiamenti irreversibili, né, fortunatamente, accelerazioni che ne avrebbero potuto provocare il crollo. Tuttavia lo studio ha chiaramente evidenziato le potenzialità fornite dall’approccio proposto in diversi contesti geologico-strutturali e per il riconoscimento di segnali precursori della rottura che non possono essere individuati con tecniche convenzionali. Lo sviluppo di sistemi di monitoraggio microsismico ad hoc integrato con indagini geofisiche e geomeccaniche è propedeutico a una piena valutazione dei rischi naturali e allo sviluppo di procedure di pre-allerta con importanti benefici per la vulnerabilità di insediamenti umani.


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autore

Sergio Carmelo Vinciguerra
Dipartimento

Scienze della Terra
Pubblicato il

18 Gennaio 2017

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