Appunti sulle tecniche di prospezione elettrica, ERT e 3D-ERT con georesistivimetro Syscal Pro

ERT e 3D-ERT con georesistivimetro Syscal Pro

Adriano Nardi

INGV, Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia - Roma 1

Introduzione

01 Teoria della prospezione geoelettrica (sintesi estrema) 1.1 Misure di Rho (ρ)

1.2 Misure di Potenziale Indotto (IP) 1.3 Metodi di misura

1.4 Tecniche di sondaggio 1.5 Elaborazione delle misure

02 Pratica della prospezione geoelettrica (sintesi estrema) 03 Guida all’uso dei cavi (per il Syscal Pro)

04 Guida rapida a Electre II. Applicazione necessaria a creare le sequenze per prospezioni bidimensionali (formato SQX) e trasferirle nel Syscal. Crea e legge i files di configurazione dei cavi (formato CBL).

05 Uso del Syscal in campagna. Manuale d’uso pratico.

06 Uso del Prosys II. Applicazione necessaria a prelevare i dati dal Syscal (formato BIN) e convertirli nel formato DAT necessario all’applicazione Res2D. Può anche visualizzare la pseudosezione e operare correzioni sui dati (spaziatura e despiking).

07 Guida rapida a Res2Dinv. Applicazione per elaborare l’inversione sui dati DAT producendo i profili bidimensionali di resistività (formato INV).

08 Guida rapida a Res2Dmod. Applicazione per simulare un dataset di misure compatibili con Res2Dinv (DAT) basato su un modello indicato (formato MOD). Serve a verificare se ciò che ci si aspetta è davvero coerente col profilo elettrico misurato.

09 Guida poco rapida a ERTlab. Applicazione per l’elaborazione di prospezioni in 3D.

10 Elaborazione dei dati GPS. Applicazioni varie.

Software Appendice

Introduzione

Questo testo è composto da appunti di lavoro ordinati in modo tale da poter rappresentare una guida tecnica alle operazioni di pianificazione, messa in opera ed elaborazione dati in una campagna di misure ERT. Lo stile essenziale e schematico si rivolge agli addetti ai lavori per rappresentare uno strumento di rapida consultazione o di aggiornamento sulla tecnica 3D. Il testo si presenta in forma di procedure e tavole sinottiche per rappresentare uno strumento di rapida consultazione o di verifica nel momento della necessità pratica. Le varie tecniche descritte derivano in gran parte dallo studio dei manuali e dall’esperienza diretta. Per questo motivo manca una bibliografia ma si troveranno dei riferimenti al software impiegato. Questa esperienza è stata maturata su un dispositivo Syscal Pro a 72 elettrodi e di conseguenza ogni applicazione pratica è riferita nel dettaglio a questo strumento e al software ad esso compatibile. Le tecniche e le procedure descritte possono tuttavia essere riproducibili o adattabili con altre attrezzature. Questa guida è diretta quindi al mondo dei professionisti e della ricerca geofisica ma i primi capitoli possono essere utili anche agli studenti dei corsi universitari di Geofisica Applicata. Il primo capitolo offre un’introduzione teorica essenziale pensata per i geologi. Il secondo descrive la tecnica in modo altrettanto essenziale.

Questo documento è disponibile gratuitamente nell’archivio “Earth-prints Repository”

[ http://hdl.handle.net/2122/14767 ]

con licenza CC BY-NC-ND 4.0 e senza essere stato sottoposto a referaggio scientifico.

Il contenuto è quindi da considerare come “appunti di studio”

non privi di errori tipografici o concettuali.

Tomografia 3D per circa 40 m di profondità su 235 m di lunghezza ottenuta da stendimenti paralleli di 48 elettrodi passo 5. In rosso un corpo travertinoso è stato evidenziato attraverso il rendering dei valori

maggiori o uguali all’isosuperficie di 100 Ω in un campo di resistività esteso da 20 a 2000 Ωm.

Immagine tratta da:De Ritis R., Nardi A., Materni V., Venuti A., Stefanelli P., Rotella G., Sapia V., Carpentieri E., Tolomei C., Civico R., Coltorti M., Nanni T., Argentieri A., Del Gaudio P., Chiappini M.; "Multidisciplinary Study of Subsidence and Sinkhole Occurrences in the Acque Albule Basin

(Roma, Italy)", Earth and Space Science, Volume7, Issue7 (2020); DOI: https://doi.org/10.1029/2019EA000870.

01. Teoria della prospezione geoelettrica (sintesi estrema)

La roccia è una miscela di minerali e generalmente è un cattivo conduttore. La conducibilità elettrica di una roccia dipende dal suo grado di fratturazione o porosità e dalla quantità d’acqua che la permea (legge di Archie). La conducibilità dell’acqua infatti è più alta che nella roccia e dipende dalla temperatura e dai sali in essa disciolti (che a loro volta dipendono dalla roccia permeata). Nei sondaggi elettrici si misura la resistività elettrica (ρ) che è l’inverso della conducibilità e conta quindi valori alti. L’apparecchiatura che effettua questa misura è il Georesistivimetro. La misura si ottiene attraverso un quadripolo (quattro picchetti inseriti nel terreno con opportuna geometria) suddiviso in una coppia AB di elettrodi di corrente (detti anche energizzatori) e una coppia MN di elettrodi di tensione (o di misura).

Dopo una serie di misure quadripolari il risultato è un profilo elettrostratigrafico del sottosuolo che va interpretato per desumerne un profilo geostratigrafico. La risoluzione dipenderà dal passo elettrodico (Rmax≈p) e la profondità dall’estensione del quadripolo (Zmax ≈ L).

1.1 Misure di Rho (ρ)

Partendo dalle leggi di Ohm: R = V/I e R = ρ * L/A

Sezione e Lunghezza → (geometria del conduttore)

In un cavo conduttore si avrà:

ρ

V/I (legge di Ohm)

ddp misurata (MN) Corrente iniettata (AB)

Nel terreno invece: ρ

“fattore geometrico” dipendente dalla

disposizione degli elettrodi (ABMN)

“Fattore di Formazione” (litologia)

Nella singola roccia (legge di Archie): ρ

resistività dell’acqua nei pori o fratture

Dunque: ρ = ( VMN / IAB ) k = F*ρW …ed ecco perché funziona il metodo elettrico:

questa misura, fatta in questo modo, risente della litologia e delle condizioni di fratturazione e/o imbibizione della roccia.

IN BREVE: la resistività ρ della roccia [Ω*m], rilevata come caduta di tensione [mV] ai capi degli elettrodi di misura MN a seguito dell’iniezione di una corrente [mA] dagli elettrodi AB, è rappresentativa della litologia della roccia attraversata in virtù della legge di Archie e in funzione di un fattore geometrico k [m] che dipende dalla disposizione del quadripolo sul terreno (vedi metodo di misura).

1.2 Misure di Potenziale Indotto (IP)

Si possono effettuare nel dominio del tempo o delle frequenze. Talvolta il terreno reagisce all’energizzazione rilasciando una tensione dopo l’interruzione di corrente per un certo tempo di scarica (tipo condensatore). Con la normale attrezzatura geoelettrica si possono ottenere solo le misure IP nel dominio del tempo, iniettando una corrente in AB e misurando in MN la tensione (mV) rimanente dopo un tempo t dall’interruzione della corrente. Questo tipo di misura mette in luce polarizzazioni dovute a ionizzazione e a

fenomeni elettrolitici. È quindi in grado di evidenziare la presenza di discariche sepolte o di argille. La polarizzazione indotta si può attuare con tutte le tecniche e metodi presentati ma reagisce meglio col DD. Essendo ancora misure di tensione, i dati si possono processare allo stesso modo delle misure di resistività apparente (specificando nel programma IP o Rho).

1.3 Metodi di misura

Wenner: spaziatura equidistanziata a. Progressione a multipli n di a (a; 2a; 3a… na). Ad ogni n corrisponde un diverso livello di profondità. Questa configurazione è particolarmente sensibile alla variazione verticale di ρ (in particolare al centro di MN) quindi evidenzia le strutture orizzontali (stratificazioni) e attenua quelle verticali. Il quadripolo Wenner è quello che fornisce la massima intensità di segnale e si usa in tutte le tecniche.

Schlumberger: doppia spaziatura a e b. Progressione SEV (vedi tecniche) a multipli n di a con b fisso, fino al livello n in cui il quadripolo perde sensibilità. Allora si aumenta b tornando ad a e si prosegue ancora per na fino a che la sensibilità lo consente.

Nella tecnica SEO questa configurazione si può usare anche in modo asimmetrico, con il vantaggio di dover spostare una

sola coppia di elettrodi.

Mantenendo fisse le spaziature AB e MN ma spostando MN all’interno di AB. La misura procede così lateralmente con punti di sensitività equivalenti alla traslazione laterale.

Wenner-Schlumberger: spaziature a ed na.

Progressione verticale al crescere di n che in questo caso corrisponde al rapporto AM/a = NB/a. È una combinazione dei due metodi precedenti usata di più in Tomografia. Risulta più sensibile alle strutture orizzontali per valori bassi di n (basse profondità) e più sensibile alle verticali per i valori alti di n (come 6). È quindi un compromesso tra Wenner e Dipolo-Dipolo.

Anche l’intensità del segnale è più bassa che nel Wenner ma più alta del Dipolo-Dipolo.

Dipolo-Dipolo: spaziature a ed na. Usato in tomografia per sondare densamente la superficie di un piano verticale. Progressione verticale al crescere di n fino al termine dello stendimento (sondaggio su linea obliqua).

Poi si sposta AB di un passo a e di nuovo cresce n a sondare una linea obliqua adiacente. Al termine dei cicli aumenta il

valore di a si ricomincia. Il Metodo D-D è molto sensibile alla variazione orizzontale di ρ (in particolare sotto alle coppie AB e MN)

quindi evidenzia le strutture verticali (pozzi, dicchi) e attenua quelle orizzontali (livelli stratigrafici sottili). Presenta però il rumore più alto tra tutte le configurazioni.

Polo-Dipolo: è un metodo asimmetrico che richiede il posizionamento di un polo remoto, l’elettrodo B, alla distanza AB >= 5 (na)max. Come per il D-D la progressione è al crescere di n per ogni valore scelto per a (ovvero per ogni linea di sondaggio obliqua). A causa dell’asimmetria del P-D, i quadripoli reciproci avranno due diversi punti di sensitività e per

rendere simmetrico il volume sondato occorre rilevarli tutti. Offre la massima sensibilità alle variazioni orizzontali di ρ (risalta strutture verticali) ma lo fa in particolare sotto MN, dove la caratteristica si acuisce e diviene più superficiale all’aumentare di n. Per questo motivo non deve essere n > 8, anche perché diminuirebbe comunque la sensibilità del quadripolo.

Confronto tra i vari metodi (validità decrescente):

Densità di misura: PD, DD, WS, W, S

Risoluzione Orizzontale: PD, DD, WS, W Profondità: PD, WS, W, DD

Risoluzione Verticale: W, WS, DD, PD Sensibilità: W, WS, PD, DD

La geometria delle linee di flusso della corrente rende le misure Wenner più sensibili alle variazioni verticali (lineamenti strutturali orizzontali) e le misure Dipolo-Dipolo più sensibili alle variazioni orizzontali (lineamenti strutturali verticali). Allo stesso modo sono entrambe poco sensibili alla geometria opposta. Il metodo Wenner-Schlumberger è più equilibrato anche se, nel suo caso, l’orientamento verso un tipo di sensibilità o l’altra dipende da n.

A M N B I

V I V

A B M N

Wenner Dipolo-Dipolo

Linee di corrente

1.4 Tecniche di sondaggio

SEV: Sondaggio Elettrico Verticale. Allargando il quadripolo si sondano profondità diverse (1D, tipo pozzo).

SEO: Sondaggio Elettrico Orizzontale. Traslando il quadripolo lungo l’asse di stendimento si sonda nella stessa direzione lungo una profondità Z fissa che dipende dall’apertura del quadripolo (1D).

ERT: Tomografia Elettrica di Resistività. Traslando e allargando i quadripoli lungo la linea di stendimento L si ottiene un sondaggio areale (2D) su un piano verticale con Zmax ≈ 1/5L.

3D ERT: Tomografia Tridimensionale. Effettuando misure tra più linee di stendimento L (stendimento 2D) si ottiene il sondaggio di un volume che si potrà poi sezionare sui tre assi ottenendo anche sezioni 2D su piani orizzontali (la vera forza del 3D). Ancora Zmax ≈ 1/5L.

CCR: tomografia di Resistività con Accoppiamento Capacitivo. Sondaggio orizzontale su una “banda” di profondità determinata dal numero dei dipoli riceventi e dalla loro spaziatura lungo una configurazione fissa traslata a strascico (sezione 2D speditiva). Effettuando misure su linee parallele si può ottenere una mappa areale di resistività (3D speditivo). Zmax per motivi fisici sarà difficilmente maggiore di 15m.

ARP: Automated Resistivity Profiling. Tomografia speditiva realizzata con carrello trainato dotato di ruote dentate su 4 assi paralleli. Ogni asse è una coppia di elettrodi: la prima di corrente e le seguenti di misura.

Come nel CCR, dal traino del sistema si ottengono SEO a 3 livelli di profondità. Lo schema quadripolare però è quello del DD Equatoriale. La risoluzione è alta ma la profondità d’indagine è bassa. Adatta a ricerche archeologiche o ambientali.

*

*

*

*

* * * *

SEV SEO ERT

3DERT

Spaziatore con isolamento ottico per il trasferimento dati Dipolo trasmittente

Dipoli riceventi Spaziatore isolante

CCR

*

*

*

2a

MN3 MN2 MN1 AB 4a 2a a

a 4a 2a

ARP B

MN3 MN2 MN1 AB

1.5 Elaborazione delle misure

La profondità massima sondabile Zmax ≈ 1/5 L dove L è la lunghezza totale dello stendimento elettrodico o la massima estensione del quadripolo. Le misure ottenute con queste tecniche e metodi riguardano una resistività apparente che risente di tutto il volume attraversato dalla corrente (uno “spicchio” esteso quanto il quadripolo). Questa resistività viene attribuita ad un singolo punto per ciascun quadripolo componendo la pseudosezione di resistività. Questa sezione fornisce un’immagine immediata ma approssimativa della distribuzione areale della resistività (supponendo una tomografia). Una sorta di immagine sfocata della stratigrafia. Per passare dalla pseudosezione alla tomografia vera e propria occorre applicare la tecnica di Loke & Barker dell’inversione dei dati, ovvero, partendo dalla consapevolezza che modelli diversi di stratigrafia potrebbero produrre in superficie la stessa lettura di misura apparente (la stessa pseudosezione), occorre individuare per tentativi un modello sintetico le cui misure calcolate corrispondano a quelle rilevate in superficie. Questo sarà il modello stratigrafico della tomografia. Un software può svolgere automaticamente tutti i calcoli purché opportunamente impostato per ogni specifico lavoro.

La tomografia ottenuta è una elettrostratigrafia, non una stratigrafia geologica. Va quindi interpretata sulla base delle strutture e delle litologie attese. Ogni tipo di litologia ha una gamma di valori ρ caratteristici ma non esclusivi che dipende anche dal grado di saturazione d’acqua.

Più in dettaglio: l’inversione dei dati (Loke & Barker) è una ottimizzazione del metodo dei minimi quadrati in cui un modello ipotetico di partenza viene iterativamente modificato finché la differenza con la pseudosezione sperimentale risulta ridotta al minimo. Per prima cosa si suddivide l’area sondata (o il volume, nel 3D) in una maglia di celle rettangolari a cui attribuire ogni valore di ρ apparente misurato in campagna. La profondità media di ogni strato è uguale alla spaziatura elettrodica adottata nella misura moltiplicata per una costante il cui valore deve essere tale da ridurre al minimo la differenza tra la curva teorica del modello e la curva sperimentale. Questa costante si calcola con l’algoritmo del trial and error, ovvero calcolando in ogni punto la percentuale di scarto (root mean squared, r.m.s.) tra la ρ misurata e quella calcolata. Si ipotizza all’interno di questa mesh un modello di stratigrafia compatibile con le misure rilevate, partendo dall’assunto che nel sottosuolo ci siano tanti strati quante sono i valori di resistività nella pseudosezione. Quindi si procede all’inversione per verificare se le misure che si calcola di poter ottenere su quel modello si avvicinano a quelle reali. Dopo varie iterazioni dell’inversione si raffina il modello fino ad arrivare alla qualità soddisfacente ottenendo l’elettrostratigrafia definitiva.

02. Pratica della prospezione geoelettrica (sintesi estrema)

1) Generare le sequenze di misura. Il Software necessario è:

- Electre II o Electre PRO o la sezione “Sequencer” di ERTlab per le elaborazioni 2D (inversioni con Res2Dinv o Tomolab);

- La sezione Sequencer di ERTlab per le elaborazioni 3D da invertire con ERTlab.

Disponendo di un set di cavi di determinata lunghezza e n. di picchetti, occorre impostare sul programma i parametri che caratterizzano elettricamente ciascun cavo in modo univoco, ovvero la numerazione dei picchetti (tipo 1-24) e la spaziatura (tipo 5m). Il programma può salvare questo set come file in formato CBL per ogni un futuro utilizzo.

Si carica quindi il set di cavi adatto allo stendimento che si vuole attuare e si impostano i parametri di misura necessari a generare la sequenza di misure che il SYSCAL dovrà eseguire in campagna: ripetizioni della misura (Stack) e indice di qualità (Q); tensione (V);

tipo di misura (Rho o PI); durata della misura (ms); il metodo di misura e i parametri geometrici necessari a definire i livelli di misura.

Con questi dati il programma genera la sequenza massima di misure ottenibili su quello stendimento (dal numero di misure si può già desumere il tempo necessario al lavoro) e la profondità d’indagine (che dipende dal metodo e dalla lunghezza del cavo). A questo punto si può salvare un file compatibile con il SYSCAL (formati SQX o TXT) con le sequenze da caricare nel SYSCAL stesso per eseguire le misure.

NOTA: ElectrePro sfrutta la caratteristica del SYSCALpro di usare 10 canali di misura simultanea. Questo potenziale si può sfruttare soltanto sulle sequenze DD ma è in grado di velocizzare le misure fino a oltre la metà del tempo normalmente necessario.

2) Caricare i dati sul SYSCAL: attraverso il PC collegato da USB a spinotto seriale dedicato (2 poli) il SISCAL acquisisce la programmazione per eseguire la sequenza di misure sui cavi prescelti. Può caricare fino a 16 programmazioni che può eseguire in qualsiasi momento.

Con le batterie cariche e le sequenze inserite in archivio il SYSCAL è pronto per lavorare.

3) Avviare la misura. Questa è la fase di lavoro di campagna. Dopo aver steso i cavi e collegato i picchetti si può procedere alla misura selezionando una sequenza da attuare sullo stendimento e alcuni parametri facoltativi. La prima volta che si usa uno stendimento (prima di avviare la prima sequenza di misura) si avvia un check per verificare che tutti i picchetti siano ben collegati, quindi si avvia la sequenza automatica di misure. Il SYSCAL sta lavorando.

4) Acquisizione dei dati. Attraverso lo stesso cavo seriale si trasferiscono dal SYSCAL su PC i dati grezzi delle misure nel loro formato nativo BIN.

5) Preprocessamento dei dati. Il programma Prosys II consente di convertire il formato nativo BIN nel formato DATA compatibile con i maggiori software di inversione dei dati (RES2Dinv, Tomolab, ERTlab). Lo stesso Prosys consente alcune operazioni preliminari sui dati grezzi:

- Visualizzare e separare le misure (es. separare in diversi files in base al metodo quadripolare);

- Despike automatico, ovvero eliminazione di misure fuori range (errori evidenti);

- Visualizzazione della pseudosezione, ovvero della sezione basata sulla resistività apparente, non ancora elaborata col metodo dell’inversione.

6) Processamento dei dati col metodo dell’inversione. I software da usare sono quelli compatibili con il formato DATA del SYSCAL. Tra questi: Res2Dinv, Tomolab, ERTlab. In generale, prima di avviare l’inversione, è possibile o necessario seguite le seguenti operazioni:

- Despike manuale

- Caricare eventuali dati topografici di riferimento;

- Filtrare i dati in base al range di valori delle grandezze: V, A, k, Rho, Q;

- Impostare i parametri dell’inversione, tra cui Mesh, modello di resistività, smoothing.

NOTA: tenere conto della topografia non serve solo ad ottenere una sezione topografica più realistica ma ha il vantaggio di modellare opportunamente la Mesh (lo fa il programma, con qualche indicazione di preferenza dell’utente) per ottenere una sezione stratigrafica più realistica. Quando la superficie topografica non è piana infatti le superfici equipotenziali nel sottosuolo si infittiscono sotto gli avvallamenti e si diradano sotto ai dossi. Di conseguenza le misure di ΔV prese in campagna saranno sottostimate in corrispondenza dei dossi e sovrastimate negli avvallamenti ma modellare la Meche del terreno anche in base alla topografia minimizzerà questo difetto.

7) Nel caso di misure 3D è necessario una ulteriore elaborazione per ottenere la sezione desiderata dal volume sondato e visualizzarla graficamente dal giusto punto di vista (sezione 3D Viewer di ERTlab, che è l’unico software compatibile con l’output di ERTlab).

03. Guida all’uso dei cavi (per il Syscal Pro)

I georesistivimetri impiegano costosi cavi dedicati, costruiti con modalità particolari per svolgere il complesso lavoro di distribuzione dell’attività dei quadripoli lungo lo stendimento.

Sono da considerare parte integrante dello strumento e bisogna conoscerne il funzionamento. La messa in opera va pianificata a tavolino prima della campagna.

Chiameremo stendimento l’intero cablaggio dei cavi in assetto operativo. Lo stendimento può essere composto da treni di elettrodi che a loro volta possono essere composti da più sezioni. Una cosa non sempre ovvia è che il passo di un cavo rappresenta soltanto la spaziatura massima che esso fornisce tra due elettrodi adiacenti. Naturalmente ci si può lavorare anche con intervalli minori, purché la particolare spaziatura desiderata venga programmata nel setting strumentale e sia rispettata anche sul campo, prendendo le adeguate misure. Allo stesso modo il numero di elettrodi del cavo è soltanto il numero massimo che si può utilizzare.

Come esempio vengono presentate ora delle tavole sinottiche per gestire le varie possibilità di stendimento di un Syscal Pro a 72 elettrodi.

Cavi del Syscal Pro: tipi di sezioni e cablaggio dei treni. Il Syscal usa da uno a tre treni di elettrodi numerati (1-24; 25-48; 49-72). Questi treni possono essere composti da una o due sezioni (bobine). Per il “passo 10”

è stato prodotto un primo tipo di cavi (qui denominato “vecchio”) la cui messa in opera richiedeva particolare attenzione nella giunzione di due distinte sezioni. La serie più recente invece è composta da sezioni identiche e simmetriche ma richiede l’uso di una “Joint Box” (esempio denominato “nuovo”). Lo stendimento del Syscal Pro può essere composto da treni di elettrodi (fino a 24 per ogni porta) per un massimo di tre porte (3 treni da 24 = 72 elettrodi). Nel caso della spaziatura “paso 10” i treni sono composti da due sezioni (12 elettrodi ciascuna). È fondamentale ricordare che nel Syscal Pro ogni treno è “invertibile”, mentre le sezioni che lo compongono non sono necessariamente invertibili. Negli schemi: M = maschio; F= femmina. Le porte del Syscal Pro sono tutte di tipo femmina. Le sezioni terminano tutte M-M, per questo sono invertibili. Le prolunghe sono tutte M-F e le singole sezioni paso-10 possono essere M-M o M-F: per questo motivo nella messa in opera di queste ultime bisogna fare attenzione alla direzione in cui si sta svolgendo le bobine. Lo spinotto M va rivolto sempre nella direzione del Syscal.

Syscal Pro: stendimento dei cavi passo-5. I treni passo 5 e passo 1 del Syscal sono entrambi costituiti da cavi monosezione M-M reversibili, quindi lo schema qui riportato vale per entrambi i passi. È possibile impiegare una, due o tre sezioni da 24 elettrodi, rispettivamente per un massimo di 24, 48 o 72 elettrodi. Lo stendimento a 72 elettrodi richiede l’uso di una sezione di prolunga. La prolunga è intestata F-M e occorrerà svolgerla volgendo lo spinotto maschio verso il Syscal.

Syscal Pro: stendimento dei cavi passo-10. I treni a passo 10 del Syscal sono composti da due sezioni. Nello stendimento a 72 elettrodi, data la lunghezza, anche la prolunga impiega due sezioni. Ciascun treno termina M-M ed è anche reversibile (ricordiamo che non è così per le sezioni numerate 13-24, pur essendo intestate M-M)

Syscal Pro: schema operativo di stendimenti passo-10. Per “schema operativo” intendiamo la pianificazione dello stendimento che va preparata a tavolino prima della campagna. In questo esempio vediamo impiegati sia cavi “vecchi” che di “nuovo” tipo. È conveniente dare un nome alle bobine di cui si dispone (qui espresso in numeri romani) sia per la pianificazione che per velocizzare le operazioni di carico-scarico e messa in opera. Inoltre disporre sul campo di uno schema operativo evidenzia subito la posizione delle criticità, come le giunzioni 12-13, la “Joint Box” e il verso delle prolunghe.

Syscal Pro: criticità nello stendimento del passo-10. Per maggiore chiarezza si schematizzano tutte le possibili combinazioni dei treni passo-10, evidenziandone le rispettive criticità. Ogni treno ha 24 elettrodi, termina M-M ed è invertibile. Ogni treno è composto da due sezioni non necessariamente invertibili. Sono invertibili soltanto le sezioni con terminazione M-M. Le sezioni F-M fanno parte del vecchio tipo di treni che non adotta la “Joint Box”. Per i treni “vecchi”, nella figura è indicato in neretto il numero dell’elettrodo in corrispondenza del quale bisogna verificare in campagna il giusto cablaggio. I numeri indicati nelle figure si riferiscono alle marcature sui cavi, non necessariamente al numero dell’elettrodo. Se un treno o una sezione M-M, sarà stata accidentalmente invertita, le rispettive marcature risulteranno invertite ma lo stendimento lavorerà ugualmente bene. I cavi “nuovi” non hanno marcatura del numero dell’elettrodo.

Syscal: stendimento 3D “Cross Cable” a passo 5. La tecnica di progressione 3D a cavi paralleli prevede un avanzamento “Cross Along” dell’area sondata attraverso un uso “cross cable” dei tre treni da 24 elettrodi del Syscal. Per motivi legati alla logica di commutazione delle tre porte, l’avanzamento procederà sempre alla destra del Syscal. Osservando la progressione in pianta, in un sistema di coordinate metriche X/Y, vediamo un avanzamento negativo che procede verso destra, oppure positivo, procedendo verso sinistra. Il

“polo remoto” è per convenzione l’elettrodo B.

Syscal: progressione 3D a passo 5. La programmazione delle commutazioni quadripolari deve essere compatibile (lo si vedrà più avanti) con quelle normalmente impiegate nei rilievi “bore hole”. Lo stendimento di partenza prevede tre treni paralleli equidistanziati, qui A, B e C. Al termine della prima sessione di misure il cavo A si trasla oltre il cavo C e si ripetono le misure. Così a seguire: il cavo B oltre l’A, ecc. In questo modo ad ogni sessione successiva viene rilevato un volume che ha due porzioni (due treni) in comune con quella precedente e due con quella successiva.

Syscal: messa in opera e coordinate metriche di uno stendimento 3D “Cross Cable” a passo 10.

L’avanzamento “cross cable” questa volta avviene con treni da 24 elettrodi composti da 2 sezioni da 12. Ciò implica la solita criticità riguardo il cablaggio delle sezioni. Questo è uno schema in coordinate metriche con avanzamento negativo. Nell’esempio viene impiegata una combinazione di cavi “nuovi” e “vecchi”.

Syscal: progressione 3D a passo 10. La progressione avviene nello stesso modo descritto per il passo 5. Lo stendimento di partenza prevede i tre treni paralleli equidistanziati A, B e C. Al termine della prima sessione di misure il cavo A si trasla oltre il cavo C e si ripetono le misure. Così a seguire. La criticità del passo 10 in questo caso non è solo nel cablaggio di due sezioni per treno ma anche nell’estrema lunghezza dei treni da traslare.

Stima rapida della profondità di sondaggio. Questa semplice tabella può essere molto utile nella pianificazione di un sondaggio. Consente di stimare velocemente la profondità raggiungibile dal sondaggio in base alla lunghezza dello stendimento. Le scale riportano il numero totale di elettrodi (a sinistra) e il passo elettrodico (in alto) che si intende adottare nello stendimento. Le coppie di valori x/y rappresentano rispettivamente la lunghezza sviluppata dallo stendimento e la profondità approssimativa raggiungibile dal sondaggio. I riquadri indicano i range ottenibili delle bobine Syscal passo 1, 5 e 10. La tabella è valida per qualunque dispositivo anche se è impostata sugli steps del Syscal Pro.

04. Guida rapida a Electre II

Generare un cavo:

Menu: Cable > New

Occorre prima generare i vari segmenti (a destra: Available Segments > Create)

Quindi spostare da destra a sinistra i vari segmenti che compongono il cavo e nominare il cavo (prenderà l’estensione CBL). Il cavo salvato potrà essere ricaricato per elaborare le sequenze ma comunque viene allegato ad ogni sequenza prodotta.

Generare un segmento:

Nome segmento

Numero del primo elettrodo Numero dell’ultimo elettrodo Spaziatura tra gli elettrodi Il segmento è reversibile?

Nota (per SYSCAL): i cavi passo 5 come quello dell’esempio sono composti di un unico segmento per ogni treno di 24 elettrodi. Questi cavi sono reversibili. Nei cavi passo 10, ciascun treno di 24 elettrodi è composto da 2 segmenti di 12 elettrodi, ciascuno dei quali NON è reversibile. Tuttavia l’intero treno di 24 passo 10 è, nel suo complesso, reversibile (vedi sinossi “Cavologia SYSCAL”). Tornando all’esempio, si potrebbe sintetizzare la configurazione passo 10 con sezioni da 24 tutte reversibili, come per il passo 5.

Generare una sequenza:

Selezionare New dalla colonna centrale

Si apre la finestra Sequence:

(finestra Sequence)

(zoom della finestra Sequence)

Titolo della sequenza Seleziona o genera il cavo La misura viene ripetuta quando supera questo indice di qualità.

Valori indicativi: tra 3 e 5

Ogni misura sarà eseguita almeno 3 volte (e fino a 6) se non soddisfa Q Periodo di energizzazione. Valore indicativo: 250 (500 per Ip mode) Tipo di misura: resistività (standard) o resistività + induzione

Tensione di energizzazione. Deve essere più alta per roccia resistiva o passi lunghi. Valore indicativo 400 per passo 5 e 800 per passo 10 Indicazioni spaziali non necessarie (comunque in fase di preprocessing implementeremo i dati GPS nel file DAT delle misure)

(zoom della finestra Sequence)

Numero di quadripoli in sequenza (appare dopo aver generato la

sequenza)

Numero di elettrodi (appare dopo aver caricato il cavo) Metodo (1)

Spaziatura a tra elettrodi adiacenti (2)

Primo ordine di livelli (3) (su spaziatura a)

Tabella dei livelli (valori di n su spaziatura a) Crea altri due ordini di livelli n su spaziature multiple di a

Generatore di sequenze affiancate Generatore di sequenze sovrapposte

Generatore di sequenza semplice (4, e non modificare nulla) Mostra grafici relativi alla sequenza generata (5)

(finestra Investigation Depth)

Livelli: i punti

rappresentano la posizione teorica della sensitività di ciascun quadripolo generato dalla sequenza Metri di profondità Metri lungo lo stendimento

Procedere secondo la numerazione (#) e selezionare [OK] per approvare la sequenza.

Apparirà la finestra di riepilogo ma la sequenza non sarà ancora salvata.

(finestra di Electre II con una sequenza compilata)

Per salvare occorre selezionare l’icona “Save” o dal Menu > SET > Save.

La finestra di salvataggio non richiede il nome perché eredita quello già impostato nella finestra Sequence.

Richiede però una cartella di salvataggio che… non crea.

Il nome della cartella va aggiunto manualmente nel path. Es. “\nomecartella”

Titolo della sequenza (inserito prima)

Spazio per inserire un commento che verrà salvato come file TXT insieme alla sequenza

Tipo di grafico Spaziatura Cavo Quadripoli Save

NOTA: con l’opzione “Other Spacing” è possibile creare altri due ordini di livelli con spaziatura multipla di a.

Questa alternativa può essere utile per infittire la distanza tra i livelli o per raggiungere le maggiori profondità con una spaziatura tra gli elettrodi più adatta ad avere una buona sensitività in profondità. La procedura però richiede numerose prove di “assemblaggio” delle famiglie di livelli in modo tale da produrre la spaziatura voluta (ad esempio una spaziatura uniforme). Ciò si ottiene con ripetute azioni di modifica nelle tabelle dei livelli, generazione di una nuova sequenza e verifica del risultato nel grafico della sequenza.

NOTA (per Syscal): Nel titolo della sequenza è meglio non superare gli 8 caratteri perché il display del Syscal non ne visualizza di più. L’opzione “Other Spacing” può essere usata anche per ottimizzare le sequenze. Il Syscal Pro usa 10 canali paralleli. Con metodi come il Dipolo-Dipolo o il polo remoto, dove si fissa un passo di energizzazione a mentre si traslano le posizioni degli elettrodi di misura, è vantaggioso comporre il diagramma di sensitività con diversi ordini di livelli a gruppi di 10 (o meno) valori di n per ogni ordine. In questo modo il Syscal potrà eseguire fino a 10 misure alla volta riducendo notevolmente i tempi di esecuzione. Questa accortezza non ha effetto su metodi che, come il Wenner, hanno bisogno di variare continuamente anche il passo di energizzazione.

Trasferire Sequenze nel SYSCAL:

Dopo aver caricato una sequenza su Electre II:

Menu SET > Upload > Syscal Pro

Si apre la finestra Upload Process

Contemporaneamente avviare il Syscal

e aprire il menu Sequence > Upload From Pc.

E’ possibile caricare fino a 12 sequenze che verranno memorizzate in ordine di download nei record trovati liberi.

Visualizzare le sequenze sul Syscal: menu Sequence > View

Per ogni record il display visualizza il titolo (solo 8 caratteri), il numero di elettrodi e il numero di quadripoli.

Cancellare le sequenze sul Syscal: menu Sequence > Delete

Delete Sequence(s)

All One Abort

Load Sequence Synchronization

EXIT

05. Uso del Syscal in campagna

Caricare le batterie

La batteria esterna si usa per energizzare gli elettrodi durante le misure. La batteria interna alimenta il Syscal. Per caricare la batteria interna, collegare l’alimentatore allo spinotto semicircolare (CHARGER, in alto a destra). Durante la carica andrebbe allentato il tappino bianco dello sfiatatoio. Il caricamento in corso è indicato sul caricatore dalla luce rossa e la fine del caricamento dalla luce verde. Sul display del Syscal l’indicatore del livello di carica è in basso a destra (interna+esterna).

Verificare la dotazione prima di partire - Cavo a pinza per batteria esterna - Caricabatterie 220V per batteria interna

- Cavo dati USB > MIL (+ prolunghetta USB M-F) - Almeno una batteria esterna

Verifiche sul campo

- In caso di mancata accensione del Syscal, verificare che il pulsante rosso di emergenza sia sbloccato

- Il livello della batteria interna si legge sul display in basso a destra.

- Il selettore TX deve essere commutato su EXT (batteria esterna)

- Prima di iniziare le misure verificare la disponibilità di memoria ed eventualmente cancellare i vecchi dati

Accensione ^{Cavo dati}

Pulsante di blocco

“Tappino”

sfiatatoio Livello carica batteria

Cavo di ricarica batteria interna

Collegamento Batteria esterna

Polo remoto

TX

Cancellare vecchi dati:

Menu Memory > Delete

Selezionare una sequenza

Menu Config > Mode > [ Change ]

[ Automatic Sequence ]

 Selezionare la sequenza da eseguire

(Dalle altre voci del menu Config si possono modificare i parametri della sequenza selezionata)

Testare lo stendimento

Menu Tools > RS Check …esempio:

(oppure il tasto 6 del Syscal)

Ch1 Rs( 1 – 2 ) = 1.60 KOhm Ch2 Rs( 2 – 3 ) = 999.99 KOhm Ch3 Rs( 3 – 4 ) = 999.99 KOhm

Circuito aperto: il picchetto n.3 è scollegato (resistenza max) Orientativamente: 1 kOhm valore buono

0.1-5 kOhm valori normali 10-80 kOhm valori alti accettabili

Verificare soprattutto che i valori siano uniformi lungo tutto lo stendimento. In caso di anomalie verificare i contatti.

Avviare una sequenza

Menu Tools > Start > ...seguono 4 finestre: I premere Invio [ ← ]

(oppure il tasto [START] del Syscal) II seleziona [ NO ] III premere Invio [ ← ]

IV appuntare il blocco di partenza

NOTA: qui appare il primo blocco libero. Appuntarlo servirà a ritrovare sui dati dove inizia questa sequenza. Se prima non era stata cancellata la memoria, qui si può impostare il blocco 0 e il termine risulterà al blocco n-1, dove n è il numero di quadripoli della sequenza.

> premere Invio [ ← ]

> Si avvia automaticamente il check (vedi “Testare lo stendimento”)

Il check può essere saltato premendo due volte il tasto [STOP]

> Parte automaticamente la misura

Nel display si possono monitorare le misure in corso e lo stato di avanzamento della sequenza

> Al termine dell’acquisizione torna automaticamente al menu Tools

06. Uso del Prosys II

Scaricare i dati dal Syscal - Sul Syscal:

Menu Memory > Store index verificare l’ultimo blocco salvato Menu Memory > Data download …il Syscal si mette in attesa - Su ProsysII

Menu Communication > Data download > SyscalPro

> Inserire I blocchi di inizio e fine sequenza

> premere [ Download ]

> salvare in formato .bin

Blocchi di inizio e fine sequenza. La numerazione è quella del Syscal.

Inserire lo specifico

intervallo di una sequenza oppure da 0 all’ultimo blocco salvato (anche abbondando) per scaricare tutte le misure in un unico file. E’ possibile suddividere le varie sequenze in un secondo tempo attraverso le funzioni di ProsysII

Separare le sequenze

Le sequenze di dati possono essere state scaricate dal Syscal già suddivise per tipo di array o in un unico file. Nel secondo caso caso può essere necessario suddividere la tabella dati in più tabelle.

Caricare un file di dati “.bin” (sorgente Syscal) o “.dat”. (formato compatibile con Res2Dinv) oppure scaricare un file di dati dal Syscal.

Le sequenze si possono distinguere in base al numero del quadripolo indicato nella prima colonna, “#” (equivalente al # del blocco di memoria del Syscal +1) e al metodo di misura indicato nella seconda colonna, “El-array”. Per separarle manualmente una sequenza:

- Selezionare le righe da eliminare

(anche con le funzioni [shift] e [ctrl] della tastiera) - Tasto [DX Mouse] > Ignore

toglie lo spunto dalle righe selezionate

Menu File > Save as… salvare la nuova tabella con un nuovo nome ma nel vecchio formato .bin o .dat

Oppure, in modo totalmente automatico, si può splittare le sequenze dalla tabella generale:

Menu File > Split in file…

aggiungere manualmente nel path una cartella di destinazione (in questo caso Split).

In questa cartella verranno salvate le sequenze estratte automaticamente dalla lista generale in base al metodo indicato nella colonna “El-array”

NOTA BENE: in questo modo se la tabella generale contiene due sequenze Wenner queste verranno incorpate nella stessa tabella splittata. Attenzione quindi alla presenza indesiderata di eventuali doppioni causati da sequenze abortite o mal eseguite. Possono essere eliminati col metodo manuale precedente.

Fondere le sequenze

Con Res2Dinv è possibile elaborare simultaneamente le misure ottenute da più metodi per sommarne le caratteristiche (es. WS esalta i lineamenti orizzontali e DD esalta quelli verticali). Per farlo occorre avere una tabella mista e sostituire nella lista la label del metodo usato con “Mixed / non conventional”:

- Selezionare le righe non interessate dalla fusione (anche con le funzioni [shift] e [ctrl] della tastiera) - Tasto [DX Mouse] > Ignore

toglie lo spunto dalle righe selezionate - Tasto Tasto [DX Mouse] > Delete ignored data

cancella le righe selezionate

Menu Processing > Change El array

Selezionare “Mixed / non conventional”

Menu File > Save as…

salvare la nuova tabella in formato .bin

Visualizzare la pseudo sezione

E’ possibile visualizzare immediatamente la pseudo sezione di una sequenza omogenea:

Menu View > Rho pseudo section …dal grafico è possibile avere un’idea sulla riuscita

Oppure tasto [F5] o icona colorata [Rho] della misura.

Note sulla compatibilità dei dati: per ottenere i profili di resistività, le varie sequenze di misure eseguite dal Syscal potranno essere elaborate con Res2Dinv sia singolarmente (Dip-Dip, Wenner, ecc.) che in un unico file di dati (Mixed). In ogni caso i dati “.bin” forniti dal Syscal dovranno essere convertiti con ProsysII nel formato “.dat”, che è accettato da Res2Dinv. Prima di passare i dati a Res2Dinv, il ProsisII può ancora operare alcune elaborazioni massive sui dati, come quelle qui suggerite nella scheda “Preprocessing”. Un despiking puntuale può comunque essere eseguito direttamente su Res2Dinv.

Convertire il formato dati

Una volta ottenuta una sequenza definitiva si può convertire i dati “.bin” in formato “.dat”:

Menu File > Export and save > “Res2dinv / Res3dinv”

Inserire qui il titolo che Res2Dinv userà sui grafici dell’inversione Selezione dell’array. Se è una singola sequenza apparirà già selezionato.

Se si vuole processare globalmente un insieme di sequenze si deve selezionare “All array”.

Indicare che la

spaziatura indicata in sequenza è quella del cavo (o comunque è stata misurata lungo la superficie topografica) e non una spaziatura misurata in pianta.

Indicare che la misura è di resistività

Premere [Res2dinv] per avviare la conversione e salvare in formato “.dat”

Correggere la spaziatura degli elettrodi

E’ possibile reimpostare la spaziatura elettrodica e ricalcolare i valori di resistività nel caso in cui fosse stata eseguita una misura con l’impostazione della spaziatura errata.

Menu Processing > Modify spacing… I sondaggi 2D vanno

modificati in asse X (i primi 4 spazi) Indicare se i valori inseriti vanno usati come incrementi o come multipli. Es.: inserendo 2 la spaziatura può essere aumentata di 2 metri o moltiplicata per 2.

Non togliere la selezione. In questo modo la resistività verrà ricalcolata in base alle nuove distanze e i dati risulteranno corretti come se fossero stati eseguiti con questa spaziatura.

Despiking

E’ possibile eliminare automaticamente eventuali misure anomale:

Menu Processing > Filtering > Despike Fattore di Spike (rapporto tra un valore e i suoi vicini dello stesso livello) oltre il quale un valore viene considerato “picco”.

Appare di default il valore 1.25.

Indicare l’intervallo di calcolo intorno al valore in esame. Di default viene calcolato il doppio della spaziatura del cavo.

Indicare il livello su cui operare (di default sono selezionati tutti)

Preprocessing

07. Guida rapida a Res2Dinv

Caricare i dati ed eseguire l’inversione

Menu File > Import data in IRIS format …caricare le misure in formato .DAT Menu Inversion > Least-squares Inversion …parte l’inversione con parametri

peimpostati. Questa è la sequenza:

> Una finestra offre il salvataggio del risultato dell’inversione (file.INV);

> Parte l’inversione dei dati;

> Raggiunto il numero preimpostato di iterazioni (5) una finestra chiede se si vuole eseguire ulteriori iterazioni. Inserire 0 per proseguire senza ulteriori elaborazioni;

> compare il profilo di resistività:

Menu Print > Save Screen as BMP file …salva la schermata in formato BMP

Oppure tasti [Alt]+[p]+[s]

Modificare i parametri dell’inversione Alcune tra le impostazioni più utili:

1. salvare e caricare le impostazioni dei parametri 2. inversione “robusta”

3. accentuare lineamenti orizzontali o verticali 4. applicare lo smoothing sul modello

5. aumentare la risoluzione in profondità 6. aumentare la risoluzione in superficie

NOTA: prima di cambiare i parametri di elaborazione è meglio salvare le impostazioni di default.

Pseudosezione misurata

Pseudosezione calcolata

Profilo di resistività

Scala di resistività

Picchetto 1 Distanze in metri

Profondità in metri

Spaziatura picchetti Numero di iterazioni

dell’inversione e percentuale di errore

1. Salvare e caricare le impostazioni dei parametri

Menu Change settings > Save inversion parameters

> una finestra offre il salvataggio dei parametri correnti nel formato .IVP

Menu Change settings > Read inversion parameters

> carica un setting di parametri predefinito

2. Inversione “robusta”

Menu Inversion > Select “robust” inversion

L’inversione “robusta” andrebbe usata quando è nota la presenza di limiti netti. Non è adatta ai casi in cui il rumore non è randomico ma determinato da errori o problemi strumentali.

In questa immagine si vede il setting di default, dove la robusta non è impostata.

Selezionare “Robust”

oppure accettare tutte le opzioni

3. Accentuare lineamenti orizzontali o verticali

Menu Change settings > Vertical/horizontal flatness filter ratio

> Il valore di default è 1.0. Con questo rapporto V/H non è privilegiata alcuna dimensione. Valori maggiori (es. 2) tendono ad evidenziare lineamenti verticali e valori minori (es. 0.5) accentuano quelli orizzontali.

4. Applicare lo smoothing anche al modello (in caso di dati molto rumorosi) Menu Inversion > Including smoothing of model resistivity

5. Aumentare la risoluzione in profondità (raffinare la griglia) Menu Change settings > Mesh refinement

Questa opzione modifica la maglia per il calcolo degli elementi finiti.

E’ possibile aumentare la risoluzione in profondità aumentando il numero di nodi tra due elettrodi adiacenti. La scelta “Fine mesh” implica il passaggio da 2 (default) a 4 nodi.

Questa scelta infittisce la maglia e può migliorare la definizione in presenza di un contrasto di resistività maggiore di 20:1.

E’ particolarmente efficace dove uno strato resistivo ne ricopre uno conduttivo.

6. Aumentare la risoluzione in superficie (raffinare il modello)

Menu Inversion > Use mode refinement

La larghezza delle celle del modello è di default uguale al passo elettrodico.

Per aumentare la risoluzione, in caso di forti variazioni di resistività presso la superficie, si può dimezzare questa misura. In questo caso il programma dovrà poi ricaricare il file DAT.

Con questo tool è possibile verificare e correggere la presenza di misure anomale individuandole in modo puntuale.

Menu Edit > Exterminate bad datum points …si apre la finestra di despiking

Le crocette rappresentano la misura eseguita da ciascun quadripolo.

L’andamento sui vari livelli deve risultare abbastanza uniforme. Ogni misura può essere selezionata o deselezionata cliccando col mouse. La croce diventa rossa quando è selezionata e i relativi dati verranno eliminati alla chiusura del tool:

Menu Exit > Quit edit window …si esce eliminando i dati selezionati.

La procedura segue automaticamente:

> una finestra proporrà il salvataggio del nuovo dataset (cambiare nome)

> una finestra offrirà la possibilità di ricaricare il file modificato

> si chiude il tool tornando alla finestra principale

NOTA BENE: chiudendo semplicemente la finestra si esce dal tool ma il dataset non verrà modificato né salvato. Soltanto attraverso Exit le modifiche verranno salvate.

Picco

Spaziatura elettrodica (livello di misura) Intervallo di resistività

per ciascun livello

Tool per il Despiking

Con questo tool è possibile gestire la presentazione del profilo di resistività.

Menu Display > Show inversion results …si apre la finestra della modalità Display Alcune delle funzioni più utili:

1. visualizzare il grafico e modificare il contour 2. visualizzare soltanto il profilo di resistività 3. inserire i dati topografici

4. cambiare la scala cromatica 5. accentuare la scala verticale

6. allargare/stringere l’estensione del profilo

1. Visualizzare il grafico e modificare il contour

Menu Display sections > Display data and model sections

> una finestra chiede quante iterazioni eseguire (default: 5)

> una finestra chiede che tipo di contour eseguire (default: logaritmic)

Contour lineare o logaritmico con spaziatura automatica (default: logaritmico) Contour lineare o logaritmico con spaziatura impostata manualmente

Attribuire un dato valore alle linee di contour Importare l’impostazione

> riappare il grafico dell’inversione dei dati

NOTA: questa procedura va ripetuta ogni volta che si vuole visualizzare i dati

2. Visualizzare soltanto il profilo di resistività

Menu Change display settings > Number of sections displayed

> una finestra chiede quante sezioni visualizzare:

1 soltanto il profilo di resistività 2 pseudosezione e profilo

3 pseudosezione misurata, calcolata e profilo (default)

Tool per modificare la visualizzazione

3. Inserire i dati topografici

Menu Display sections > Include topography in model display

> segue una procedura identica alla 1.

4. Cambiare la scala cromatica

Menu Change display settings > Customize colour scheme

> Una finestra consente di modificare la palette

> Viene proposto il salvataggio della palette (formato .COL) Menu Change display settings > Read customised colour scheme

> carica una palette in formato .col

Menu Change display settings > Default colour scheme

> Torna alla palette di fafault

5. Accentuare la scala verticale

Menu Change display settings > Vertical display scaling factor

> accetta un fattore di moltiplicazione della scala verticale. Il valore di default è 0.79. Viene richiesto se il valore modificato deve essere mantenuto su ogni dataset o solo su quello in esame.

6. Allargare/stringere l’estensione del profilo

Menu Change display settings > Horizontal plotting scale

> accetta la modifica della spaziatura in pixel tra gli elettrodi (esempio di profilo senza e con topografia)

Tool per modificare la visualizzazione

08. Guida rapida a Res2Dmod

Questo programma serve a verificare se è realistica l’interpretazione che abbiamo dato ad un profilo elettrico. Res2Mod crea un dataset di misure simulate in base al modello strutturale che abbiamo ipotizzato. Questo dataset può essere elaborato con Res2Dinv per verificare se il suo profilo elettrico è coerente con quello elaborato sulle misure reali, ovvero se il modello strutturale ipotizzato avrebbe dato davvero il profilo elettrico misurato.

Creare o adattare un file MOD

Res2Mod lavora sulla base di un file ascii con estensione MOD da cui legge i dati essenziali del modello. Occorre un modello di base diverso per ogni array perché il metodo, il numero di elettrodi, la spaziatura e il numero di livelli determinano l’area sondata e quindi l’area da modellizzare. Si può partire modificando un file preesistente come quelli forniti con l’installazione del programma. Ogni linea del listato MOD ha un significato. Di seguito è riportata la legenda di un listato riferito ad un array WS a 48 elettrodi passo 5. Per comodità è stato dato un numero ad ogni riga che chiameremo R#:

Valore (esempio) R significato

Profilo WS48p5 1 Questo è il titolo. Su questa riga si può scrivere qualsiasi cosa.

48 2 Numero di elettrodi (massimo 101)

23 ³ Numero di livelli della pseudo sezione (massimo 32)

0 4 0 = rilevamento in superficie (non sott’acqua)

5 5 Spaziatura elettrodica

2 ⁶ Impostazione profondità:

0 ⁷ Offset primo blocco, primo elettrodo (= 0 per non avere problemi)

235 8 N. totale di blocchi (per praticità inserire lunghezza stendimento = [R2-1]*R5)

3 9 Valori di resistività (massimo 16). Qui indica l’uso di 3 litologie

4 ¹⁰ Nodi tra elettrodi adiacenti (2 o 4)

185,16,24 11 I valori di resistività tipici della litologia proposta (vedi R9)

22 12 Numero di file di blocchi (massimo 29). Equivale al numero di livelli -1 (R3 -1)

2,5,10,15,20,25,30,35,40,45… ¹³ Etichette sulla scala delle profondità (vedi R6). Numero di etichette = R12

000… ¹⁴

000… (…)

000… ⁽³⁵⁾

7 ⁽³⁶⁾ Indica il tipo di array:

0 (37) sempre = 0

0 (38) sempre = 0

0 ⁽³⁹⁾ sempre = 0

0 (40) sempre = 0

0 (41) sempre = 0

NOTE: (1) la matrice di zeri è la matrice di blocchi su cui lavorerà il programma. I valori di resistività da attribuire ai blocchi si possono impostare o modificare successivamente sul programma. Per definire l’area di lavoro però occorre fornire subito una matrice anche vuota. La matrice è rigidamente composta da un determinato numero di righe (n.livelli -1 = R22) ma accetta un numero di colonne qualsiasi, purché equivalga almeno al valore del numero totale di blocchi (R8), in modo da garantire una superficie abbondante su cui lavorare. Le righe da R36 in poi sono qui indicate tra parentesi perché vanno aggiunte di seguito e la loro posizione dipende dal numero di righe di questa matrice.

0 = predefinite dal programma 1 = in base alla profondità d’indagine 2 = definite dall’utente

A partire dalla riga 14 inserire una fila ininterrotta di 0 (zero) lunga almeno quanto il valore indicato da R8 (in questo caso 235 zeri).

Ripetere a capo altre copie di questa fila di zeri per un numero totale di righe pari al valore indicato da R12 (in questo caso 22 righe)¹.

1 = Wenner 2 = due poli 3 = dipolo-dipolo 4 = Wenner Beta 5 = Wenner Gamma 6 = polo-dipolo

7 = Wenner-Schlumberger

Verificare la correttezza di un modello ipotizzato

Menu File > Read file with… caricare un file MOD adatto all’array

Menu Edit > Edit model disegnare la geometria della struttura del sottosuolo:

selezionare dei blocchi col puntatore del mouse (DX per un blocco, SX per 5 blocchi) quindi scegliere il valore di resistività (colori in alto a sinistra) da attribuire alla selezione (i blocchi si colorano).

Menu Help > Editing keys usare queste scorciatoie per disegnare la struttura Menu Save > Save results in RES2DMOD format

salva il file MOD così disegnato

Menu Model… > Calculate… il programma calcola i valori potenzialmente misurabili su quel modello

Menu Edit > Display model visualizza il modello (ora si vede anche la pseudo sezione) Menu Save > Save results in RES2DINV format

salva il file DAT compatibile con Res2Dinv.

Nel salvare i dati si passa per una finestra che chiede se introdurre rumore di fondo nella simulazione.

Selezionare la misura di resistività.

Qui sotto, un esempio di struttura disegnata su Res2Dmod.

I valori di resistività calcolati dal programma sono stati rielaborati con Res2Dinv ottenendo il profilo di resistività in basso. E’ un profilo basato su misure simulate. Approssima il profilo che si potrebbe ottenere effettuando delle misure su una faglia come quella disegnata nel modello.

Guida rapida a TomoLab

09. Guida poco rapida a ERTlab

ERTlab consente di programmare sequenze ERT ed invertire i dati di misura anche per sondaggi in 3D reale. Il programma è compatibile con i dati di output del Syscal (formato .BIN) che devono essere comunque esportati dal Syscal attraverso l’applicazione Prosys (senza conversione) così come serve ancora Electre per immettere le sequenze nel Syscal (formato .TXT). I dati GPS possono essere caricati da ERTlab insieme al suo file delle sequenze (sostituirli alle coordinate cartesiane sullo stesso file TXT del Sequencer che era stato usato nel Syscal con le cartesiane).

ERTlab è suddiviso in 4 sezioni indipendenti:

Sequencer: pianificazione delle sequenze Data Inverter: pulizia ed elaborazione dei dati

3D Viewer: visualizzazione dei dati

Survey Design: simulazione con modelli sintetici Come esempio prendiamo un sondaggio 3D con stendimento orizzontale in cui l’area sarà coperta in progressione “cross along” con tre cavi paralleli a 72 elettrodi, secondo lo schema seguente:

Fig. cross along

Sequencer - [ 1 ] (Progettare lo stendimento)

Secondo le esigenze di terreno, lo stendimento può essere progettato in due modalità: Cavo o Griglia. In ciascun caso, se il cavo progettato sarà identico, verranno generate le medesime sequenze. La modalità Griglia è più versatile nel perimetrare strutture ma produce un unico cavo. La modalità Cavo è più versatile per stendimenti lineari e consente di distinguere diverse unità di cavo. Avere lo stendimento suddiviso in diverse unità può essere utile in caso di misure complesse come l’uso di una sezione soltanto ricevente (elettrodi non polarizzabili) oppure effettuare misure cross-cable tra sezioni diverse (come nel caso in esempio). Per questo motivo costruiremo come esempio lo stesso stendimento con entrambi i metodi anche se poi useremo solo il modo Cavo, suddiviso in tre sezioni.

SYSCAL 24 25 49

SYSCAL 24 25 49 SYSCAL

24 25 49 1

24

48

25

72

49

A B C

SYSCAL 24 25 49

1

24

48

25

72

49

SYSCAL

B C A

24 25 49 1

24

A

1

24

48

25

72

49

SYSCAL

C A B

24 25 49 1

24

B

1

24

A

Traslazione A Traslazione B

Aprire il Sequencer: Menu Tools > ERTlab Sequencer

Oppure selezionare icona

Menu Layout > Cable inserire I dati e premere [Invio] per confermare. Rieseguire questa procedura per ogni cavo:

Tasti di navigazione: Marcatura elettrodi:

Mouse [Dx] = zoom Y In / Out Palline

Mouse [Sx] = orientamento 3D Numero elettrodo

Mouse [Sx] + [Shift] = orientamento 3D inv. Cavo ed Elettrodo Mouse [Sx] + [Ctrl] = spostamento 2D Nessuna etichetta

In questo caso è stato progettato uno stendimento composto da 3 cavi indipendenti e compatibile con lo schema della fig. “cross along” (vedere la numerazione degli elettrodi).

1) Inserire numero di elettrodi e spaziatura per ogni singolo cavo e premere [Invio] per confermare. La colonna X si aggiorna col metraggio degli elettrodi. In alternativa compilare la colonna Y se si vuole posizionare in verticale.

Non usare BoreHole (cavi in pozzo) e quindi nemmeno la colonna Z.

2) Inserire il cavo configurato:

[Insert] inserisce il cavo (appare nel grafico in basso) [Update] per riaggiornare il cavo inserito

[Remove] elimina il cavo selezionato [Remove All] elimina tutti i cavi

visualizza il numero di cavi prodotti

indica il cavo selezionato (click sul grafico per cambiare cavo) cavo)

sposta i cavi ribalta i cavi

orientamento di visualizzazione grafica selezione rapida orientamento

Visualizzazione grafica dei cavi prodotti