giovedì 26 febbraio 2015

Test 12 - HVSR E MICROTREMORI Parco Urbano 2

Test  12: Acquisizione sperimentale HVSR:

Questo test compara due sondaggi eseguiti : 
- il primo con vento e la meccanica dello strumentazione ancora carente, 
il secondo con una brezza di mare  
per capire quali possono essere le ripercussioni meteo sui risultati ottenibili con l'HVSR. 

SI VUOLE FAR NOTARE CHE LA MECCANICA DEL GEOFONO 3D/ACQUISITORE  è ANCORA UN VECCHIO PROGETTO GIA' SUPERATO.


Comune: Imperia
Località: Parco Urbano 2 e 2 bis
Nota: n° 2 prove  una eseguira con vento di 5 - 8 nodi la seconda con brezza di mare 2 nodi circa
N ° Canali attivati ​​3
Asse considerato XYZ
Frequenza di campionamento 500 hz
Filtro hardware: Filtro banda passante tra 0,2 - 100 hz circa
Gain: 15.000 x , step minimo considerato 0,000.000.1 volt

I due sobndaggi sono stati fatti in date differenti.

sondaggio 1) 
Durata Acquisizione 30 Minuti
Segnale Utile 4,00 minuti circa con Bad sample threshold 40% ( elevato )
Senza piastra con scatola fissata al terreno con 2 punte per circa 2 cm (vecchia soluzione)

sondaggio 2) 
Durata Acquisizione 30 minuti
Segnale Utile sondaggio 1 circa 4 minuti, sondaggio 2; sondaggio 2 superiore a 20 minuti

Modello acquisitore sondaggio 2):Con piastra e 3 spikes piantati nel terreno per 4 cm (Nuova soluzione PROTOTIPO 2)


Quest'ultima soluzione permette di aumentare il peso del blocco rilevatore acquisitore da kg 0,700 a kg 2,600  riducendo "l'effetto vela" sull'acquisitore  grazie alla maggior massa del sistema. 

Frequenza propria della geofono 4,5 hz


1) condizioni meteo : sondaggio 1)presenza di vento (scala 1: 10) = 4

2) Traffico non elevato ma presente, rumore esercitato dal corso torrentizio 

1) condizioni meteo : sondaggio 2) presenza di vento (scala 1: 10) = 2
2) Traffico lontano, passaggio di persone, biciclette e gioco a palla  nelle ficinanze, lontano depuratore cittadino 


Attendibilità della prova: sondaggio 1)  non attendibile in termini di ampiezza HVSR, non  attendibile in termini di frequenza di risonanza al di sotto dei ,5 compreso il picco di risonanza. hz.



Attendibilità della prova: sondaggio 2)  Attendibile.


Modello acquisitore  1) Senza piastra, piantato con 4 puntali per circa 2 cm nel terreno 
Modello acquisitore  2): con piastra da 2kg in ferro, senza spikes posata sul prato.

Filtraggio applicato hardware 0,50 - 100 Hz circa
Acquisitore utilizzato:  Theremino

Stratigrafia tipo:
Riporti limosi sabbiosi ciottolosi argillosi eterogenei - zona emersa
Riporti limosi sabbiosi ciottolosi con trovanti e massi - zona tra 0  e - 3/-4 metri
Sabbie fino al substrato rocciosa
Substrato roccioso calcareo marnoso
Sondaggio 1) 
con vento 4 (scala 1/10)
( geofono 3 D vecchio tipo scatola con 4 punzoni infissi nel terreno per  per 2 cm)

 Figura 1) HVSR caso con vento

Come si vede il vento da 3 hz a 30 hz non ha grosse ripercussioni sulla qualità del segnale, al di sotto dei 3 hz l'azione del vento sulle componenti orizzontali asse XY si fa sempre maggiormente sentire andando verso le più basse frequenze. 

Le azioni del vento sulle componenti orizzontali X, Y si sommano a quelle dei microtremori generano segnali più perturbati, sull'asse verticali l'azione del vento è meno negativa; lazione  negativa non è stata positivamente contrastata perr le primiva meccanica ( prototipo 1, quattro punzoni, dimensioni piccole , leggerezza del sistema ( 800 gr)  e il tutto posizionato su un tappeto erboso.

sondaggio da considerare NON BUONO.

Da notare la scomposizione in due picchi del segnale

 Figura 2) HVSR schematico - caso con vento

L'azione del vento sulle componenti orizzontali genera rapporti HVSR maggiori di quelli che vengono esercitati in assenza di vento, (nel nostro caso evidenti al di sotto dei 3 Hz), di conseguenza il rapporto HVSR tende ad aumentare rendendo illeggibile i e non affidabile il tratto di sondaggio interessato.

La maggior evidenziazione di questo fenomeno è maggiore nel tratto di segnale al di sotto dei 4,5 Hz (frequenza propria del geofono utilizzato) in quanto procedendo da 4,5 hz verso 0,5 hz si ha una riduzione di ampiezza sei segnali a causa dell'effetto filtrante dei geofoni facendo esaltare maggiormente l'effetto del vento.

In coincidenza di vento di entità superiore si può avere un segnale totalmente illeggibile anche nelle frequenze superiori a 4,5 hz.

Anche la presenza di fue pocchi vicini tra 2 -2,6 hz è dobuta al vento e probabilmente la presenza di un albero nelle vicinanze.

Sondaggio 2) 
con vento 2 (scala 1/10)
( geofono 3 D nuovo tipo scatola posizionata su piastre con 3 punzoni infissi nel terreno per 5 cm cm nel terreno PROTOTIPO 2)

Confrontando i due sondaggi si può vedere quanto può cambiare l'aspetto del segnale in condizioni di vento diverse specialmente sotto le frequenze a 4,5 hz.

( il picco è alto 8 inqunto erroneamente è statoa utilizzata l'opzione  TOTAL HORIZZONTAL ENERGY invece di  SQUARED AVERAGE come il caso precedente , in tal caso l'ampiezza dell'hvsr di picco sarebbe stato di quasi 5)

In questo caso ha inciso anche la meccanica della scatola del geofono 3D.

Per impossibilità di eseguire il nuovo sondaggio nello stesso punto a causa della presenza di persone il nuovo sondaggio 2) è stato rifatto leggermente spostato a NW do circa 30 metri quindi con il substrato meno profondo di solo qualche metro in condizioni di vento migliore.


Notare l'andamento in fase degli spettri iesimi colorati in particolare tra 2 e 3 hz delle oltre 20 trecce selezionate sono tutti in fase. 


La visualizzazione del segnale H schematica evidenzia ancora di più la qualità del segnale nonostante la presenza di una brezza di mare non rafficata, le onde che si frangevano e un gruppo di persone che giocavano al pallone a meno di 40 metri di distanza , che come succede spesso al termine del sondaggio raccolto il pallone se ne sono andati via !!!!!




La stratigrafia rilevata è la seguente:

strato 1) fino a 7/8 Hz 0-4.5 costituito da 5-8 metri di riporti
strato 2) da 8 a 2,30 hz costituito da sabbie
strato 4) > 2,30 Hz profondità 30 - 35 metri dal piano di campagna, pari alla quora - 25 -30 slm il
substrato costituito da calcari marnosi.


Visto che stiamo parlando si sperimentazione vorrei fare a coloro che sono esperti di acquisizione e di elaborazione  di esprimere un parere su quanto segnalato:

La prima acquisizione è stata fatta con il prototipo zero con solo 4 piccoli punzoni collegati sotto la scatola Gewiss posti a meno di 6 cm e infossati nel terreno meno di 2 cm, diametro 6 mm,  fattori questi negativi in caso di vento..... ( nella prova c'era almeno il triplo di vento presente nelle seconda prova. - rumori lontani.

La scatola conteneva il cubo di legno contenente i geofoni - Prototipo 2 senza punzoni. 
La seconda prova è stata fatta con piastra  posizionata direttamente sul prato senza puntali in quanto non erano stati fatti ancora i 3 fori per le puntazze. 
Sopra la scatola con cubo di legno contenente i geofoni.

Come si vede nei due grafici il picco HVSR nel primo caso ha ampiezza HVSR =3  , nel secondo caso HVSR = 8.

Il basso valore di HVSR DEL SONDAGGIO 1) è comprensibile per la presenza del vento dalla tipologia della scatola sensibile al vento, è noto che rumori extra  del segnale dei mictrotremori produce  un livellamento delle ampiezze assi orizzontali e verticali.
Di  conseguenza una riduzione ulteriore dell'ampiezza del segnale acquisito a causa dell'effetto filtrante dei geofoni ( nel nostro caso 4,5 Hz ) produce una riduzione  del rapporto segnale / rumore  e quindi gli effetti negativi nel tratto di segnale > di 45 hz impercettibili diventano sempre più visibili procedendo verso frequenze più basse rendendo non elaborabile il sondaggio.

Quello che vi chiedo secondo voi PER IL SONDAGGIO N° 2, vista la vostra esperienza di campagna è ammissibile ad una frequenza di risonanza di 2,4 hz circa un rapporto HVSR?

possibili risposte:

1) è possibile quindi il segnale è ottimo anche grazie alla migliorata meccanica rispetto al prototipo "zero" soluzione da tempo scartata.

2) potrebbe essere stata la non perfetta messa in bolla della piastra perché priva di punzoni e posizionata sul prato leggermente inclinato a schiena d'asino che ha maggiorato il rapporto Hvsr

3) Problemi dovuti alla massa ferrosa della piastra, tale ipotesi non la prenderei in considerazione visti i risultati  di alcuni test fatti che dimostrano segnali simili in forma e ampiezza  con o senza piastra metallica, in tutti i casi non tali da raddoppiare il valore di HVSR

4) per il peso del complesso di acquisizione di 2,6 kg circa che ha ridotto le oscillazioni verticali per questioni di inerzia conseguentemente il rapporto HVSR  potrebbe essere aumentato in maniera inversamente proporzionale all'effetto filtrante di tali azioni meccaniche.

5) aver posizionato la piastra sul terreno vegetale senza punzoni, pertanto il cuscino erboso non ha agito sulle azioni orizzontali ma solo su quelle verticali , anche in questo caso si sarebbe avuto una riduzione della componente verticale e conseguentemente un maggior rapporto HVSR.

secondo me potrebbe essere ( se il problema esiste )  una serie di concause  :
Punto 1)  al   0 %   Verificabile confrontando il risultato con altra tipologia di meccanica
Punto 2)  al 10 %   Verificabile mettendo in bolla la piastra
Punto 3)  al  5%     Verificabile confrontando i dati con piastre stesso peso ma in alluminio ( già fatto)
Punto 4)  al 60 %   Verificabile confrontando il risultato con piastre più leggere
Punto 5)  al 35 %   Verificabile utilizzando gli spikes di diverso diametro e lunghezza

Se volete partecipare alla discussione potete utilizzare  l'apposito spazio dedicato ai Commenti. Inviare una email a dolfrang@libero.it se la cosa non fosse possibile - grazie per la collaborazione

Ho allegato il file *.SAF di acquisizione sondaggio 2)

DOWNLOAD SONDAGGIO 2)


Probabilmente l'elevato valore hvsr = 8 è dovuto all'impostazione di Geopsy : " Total Horisontal Energy " invece sdi "Squared Average  " che da 6 come rapporto HVSR

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