Geolettrica

8.2 SISTEMI DI ACQUISIZIONE MOBILI ED ELETTRODI CAPACITIVI

Alcuni sistemi di acquisizione mobile utilizzano elettrodi cilindrici in acciaio sulla

36

base di una geometria lineare dello stendimento , mentre altre usano ruote con spillo

37

per raggiungere il contatto galvanico continuo con il terreno . Sistemi accoppiati sono

utilizzati nelle aree con materiali di superficie molto resistivi (ad esempio terreno

asciutto o congelato) o superfici pavimentate. Questi strumenti utilizzano un dipolo

elettrico oscillante per generare il flusso di corrente nel terreno e un secondo dipolo

38

simile per misurare la distribuzione potenziale risultante sulla superficie del terreno .

Ci sono due configurazioni principali per questo tipo di strumento.

La prima configurazione (tipo di linea antenna) utilizza trasmettitori cilindrici e

ricevitori che sono trainati da un operatore. La profondità tipiche dell'inchiesta va da 1

a 20 m.

Il secondo tipo (quadripolo elettrostatico) usa il piatto metallici conduttori in una

39

configurazione dipolo-dipolo equatoriale ed ha la profondità di sondaggio massima

di fino a pochi metri (figura 37).

36 Sørensen, 1996

37 Davino, 2009; Panissod et al. , 1998

38 Kuras et al. , 2006

39 Panissod et al. , 1998; Souffache et al. , 2010

Indagini 2D e 3D con fitta copertura laterale possono essere effettuate rapidamente

con questi sistemi ed è stato dimostrato che regimi di metodologia e inversione di

40

resistività DC possono essere utilmente applicati a tali set di dati . I sistemi mobili

hanno impiegato un numero limitato di dipoli e modelli associati 2D e 3D e quindi

sono limitati in termini di risoluzione spaziale.

Figura 37. Stendimento dipolare in cui si utilizzano sensori capacitivi, una unità trasmittente dei dati ed

infine una unità di ricezione ed acquisizione dati (disposta solitamente dentro il mezzo di trasporto).

8.3 ELETTRODI NON CONVENZIONALI

Pali metallici sono comunemente usati come elettrodi nei sondaggi di resistività. Gli

elettrodi in acciaio sono ampiamente utilizzati ma sono usati anche altri tipi di metalli.

Un foglio di alluminio ricoperto con del terreno intriso d'acqua salata è utilizzato

41

come elettrodo di corrente quando è necessaria una corrente . È stato usato nelle zone

42

dove è difficile inserire un palo elettrodico (ad esempio in terreni asfaltati . Un

contatto galvanico con il terreno è ottenuto utilizzando un gel conduttivo o fango alla

40 Kuras et al. , 2007

41 Ward, 1990

42 Athanasiou et al. , 2007; Tsokas et al. , 2008 43

base dell'elettrodo. Elettrodi non polarizzati sono ampiamente utilizzati come

elettrodi potenziali nelle indagini per ridurre il rumore, anche se recentemente sono

44

stati usati elettrodi metallici convenzionali che sono più convenienti da utilizzare con

sistemi multi-elettrodo.

In alcune zone l'esistenza di infrastrutture in superficie può rendere difficile la

rilevazione di bersagli del sottosuolo. Ad oggi esistono fori attrezzati con elettrodi

lunghi e questa configurazione può migliorare significativamente la rilevazione di

45

bersagli nelle aree così investigate .

Elettrodi lunghi sono collegati al sistema di acquisizione di resistività attraverso un

filo, che è collegato alla parte interna dell’involucro che si estende in profondità.

Occorre garantire un sicuro contatto tra il filo e il pozzo, che il pozzo sia

elettricamente isolato da altre infrastrutture metalliche quali tubazioni che possono

essere utilizzati per trasportare il fluido.

Alcuni studi hanno dimostrato che gli elettrodi lunghi possono riprodurre le estensioni

laterali di bersagli conduttivi con ragionevole fedeltà ma con una significativa perdita

di risoluzione verticale. La risoluzione verticale può essere migliorata combinando gli

46

elettrodi lunghi con un gran numero di elettrodi brevi sulla superficie , combinando

47

gli elettrodi lunghi verticali con elettrodi lunghi orizzontali, cioè, tubi , utilizzando

48

pozzi inclinati, o attraverso matrici ottimizzate .

8.4 SISTEMI DI MONITORAGGIO AUTOMATICO

Un aumentato interesse nella strumentazione di monitoraggio ha accompagnato rapidi

49

sviluppi per elaborare problemi in campi quali l'idrogeofisica e studi di stabilità e

50

pendenza di corpi di frana . L'automazione di acquisizione dei dati di resistività ha

43 Reynolds, 2011

44 Dahlin e Leroux, 2012

45 Rucker et al. , 2010, 2011a, 2012

46 Zhu e Feng, 2011

47 Ramirez et al. , 2003

48 Hatanaka et al. , 2005; Rucker, 2012

49 Rubin e Hubburd, 2005

facilitato la risoluzione spaziale e temporale necessaria per catturare piccoli eventi

transitori associati a questi tipi di applicazioni di monitoraggio. 51

Casi specifici d'applicazione di queste indagini in foro includono: frane , dighe,

riempimenti in terra, terreni ghiacciati, stoccaggio di CO2, prove con traccianti, e

52

FINELEAK .

Approcci allo sviluppo di tale sistema hanno incluso sia l'adeguamento della

strumentazione commerciale di indagine sulla resistività per il monitoraggio e lo

53

sviluppo di resistività appositamente costruito, col monitoraggio dei sistemi .

Con l'automazione di acquisizione dati e la generazione di grandi volumi di dati, i

sistemi vengono sviluppati anche per gestire l'intero flusso di lavoro, compresa la

pianificazione della raccolta dei dati, recupero e conservazione, valutazione della

54

qualità e inversione .

8.5 OTTIMIZZAZIONE DI SEQUENZE DI ACQUISIZIONE

La maggior parte delle indagini sono effettuate con matrici convenzionali come il

dipolo-dipolo, Polo - dipolo, Wenner, Wenner - Schlumberger e matrici multiple-

55

gradiente (vedi figura 38). Negli ultimi anni c'è stato uno sviluppo significativo di

algoritmi per determinare automaticamente le configurazioni elettrodiche non

convenzionali che produrranno la migliore risoluzione di immagine mentre si utilizza

56

lo stesso numero di punti dati . Un esempio di campo confrontando i risultati di un

dipolo-dipolo e matrice ottimizzata delle stesse dimensioni è mostrato nella figura 36.

Le interfacce geologiche vengono risolte più chiaramente nell'immagine ottimizzata.

50 Jongmans e Garambois, 2007

51 Niesner, 2010; Cena et al. , 2008; Wilkinson et al. , 2010°

Sjodahl et al. , 2009, 2010

52 Johansson et al. , 2011; Hilbich et al. , 2011; Kiessling et al. , 2010; Coscia et al. , 2011; Oldenborger

et al. , 2007a; Wilkinson et al. , 2010b; Calendine et al. , 2011; Daily et al. , 2004; Daily et al. , 2004;

Hilbich et al. , 2011; Johansson et al., 2011; Kiessling et al. , 2010; Sjodahl et al. , 2009, 2010

53 Kuras et al. , 2009

54 Chambers et al. , in stampa; Lacirignola et al. , 2004; Ogilvy et al. , 2009

55 Dahlin e Zhou, 2004;

56 Stummer et al. , 2004; Wilkinson et al. , 2006b

Figura 38 Paragone tra immagini di array dipolo- dipolo ed ottimizzate di una frana. Entrambe le

immagini mostrano la struttura geologica della frana ma nell'immagine ottimizzata il limite sabbia /

argilla è meglio definito.

La maggior parte degli algoritmi di ottimizzazione sono basati sulla distribuzione del

flusso di corrente. Le matrici ottimizzate possono essere utili nella pratica ma esistono

altri vincoli di progettazione e obiettivi da considerarsi oltre a massimizzare la

risoluzione dell'immagine. Questi includono le stime di errore nel calcolo della

risoluzione; riducendo al minimo gli errori di polarizzazione dell'elettrodo e facendo

un uso efficiente di molteplici canali di misura per l'acquisizione sia normale che

reciproca, si massimizza al meglio il dettaglio dell'immagine di sottosuolo investigato.

57

Studi recenti hanno affrontato molte di queste questioni: Blome et al (2011) per il set

58

di dati completo polo - dipolo e Nenna et al (2011) e Wilkinson et al (2012a) per

ottimizzare i set di dati a quattro poli. Sebbene gli algoritmi di ottimizzazione

sviluppati finora si siano focalizzati sul problema 2D, in linea di principio l'estensione

57 Blome et al, 2011

58 Nenna et al ,2011; Wilkinson et al, 2012a

a 3D è semplice e limitata solo dalle risorse computazionali. Indagini preliminari con

59

scopo generale GPU per accelerare i calcoli hanno dimostrato che l'ottimizzazione

60

3D è fattibile per sottoinsiemi di tipi di misurazione .

59 Loke et al. , 2010b

60 Rucker e Loke, 2012 BIBLIOGRAFIA

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