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Geologia applicata/Geofisica

01NIYMO

A.A. 2018/19

2018/19

Geologia applicata/Geofisica (Geofisica)

Il Corso integrato si svolge nell’ambito del Corso di Laurea in “Ingegneria Ambientale”. Obiettivo del Corso è introdurre lo studente ai concetti ed ai metodi della Geologia e della Geofisica dal punto di vista teorico ed applicato. Il corso si propone quindi di fornire alcuni strumenti e le conoscenze di base per l’analisi del contesto geologico in cui l’ingegnere ambientale si troverà ad operare. Il corso si pone quindi sia come completante la formazione di base per la Laurea in Ingegneria Ambientale sia come propedeutico per gli studi sulla Tutela Ambientale, la Geoingegneria e la Protezione del Territorio erogati per la Laurea Magistrale.

Geologia applicata/Geofisica (Geologia applicata)

Il Corso integrato si svolge nell’ambito del Corso di Laurea in “Ingegneria Ambientale”. Obiettivo del Corso è introdurre lo studente ai concetti ed ai metodi della Geologia e della Geofisica dal punto di vista teorico ed applicato. Il corso si propone quindi di fornire alcuni strumenti e le conoscenze di base per l’analisi del contesto geologico in cui l’ingegnere ambientale si troverà ad operare. Il corso si pone quindi sia come completante la formazione di base per la Laurea in Ingegneria Ambientale sia come propedeutico per gli studi sulla Tutela Ambientale, la Geoingegneria e la Protezione del Territorio erogati per la Laurea Magistrale.

Geologia applicata/Geofisica (Geofisica)

The course is dedicated to the students of the first degree in “Environmental Engineering”. The goal of the course is to introduce the student to the main principles and methods of Geology and Geophysics both form the theoretical and applied point of view. The course intends to give to the students some basic tools and knowledge which are essential to analyse the geological context in which an environmental engineer will have to work. The course is then a completion of the basic training of the first degree in Environmental Engineering and is propedeutical to the Master degree in Environmental Engineering.

Geologia applicata/Geofisica (Geologia applicata)

The course is dedicated to the students of the first degree in “Environmental Engineering”. The goal of the course is to introduce the student to the main principles and methods of Geology and Geophysics both form the theoretical and applied point of view. The course intends to give to the students some basic tools and knowledge which are essential to analyse the geological context in which an environmental engineer will have to work. The course is then a completion of the basic training of the first degree in Environmental Engineering and is propedeutical to the Master degree in Environmental Engineering.

Geologia applicata/Geofisica (Geofisica)

L’obiettivo del corso è sviluppare nell’allievo la capacità di approcciarsi a tematiche territoriali con particolare riguardo agli elementi costitutivi dell’ambiente naturale. Si desidera rendere l’allievo edotto delle basilari conoscenze tecniche di analisi della geologia e geofisica applicate nell’ambito di studi che riguardano fenomeni ambientali e territoriali. Si desidera quindi che l’allievo sia in grado di leggere ed estrarre le informazioni utili e necessarie per progettare in modo ottimale interventi sostenibili sul territorio. Quindi al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: • avere un’adeguata conoscenza tecnico-scientifica dei materiali costituenti la superficie terrestre interessati dalle attività proprie dell’ingegneria ambientale; • avere una conoscenza di base delle forze e delle dinamiche che contribuiscono a modellare il paesaggio; • avere alcune nozioni sulle tecniche geofisiche di analisi non invasiva del sottosuolo. Ai fini dell’autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica si chiederà allo studente di: • conoscere la terminologia tecnico-scientifica di base delle discipline geologiche e geofisiche; • ipotizzare le tecniche geofisiche più idonee allo studio di determinati problemi; • valutare gli effetti delle azioni geodinamiche sulle opere di ingegneria nonché l’impatto di queste ultime sull’ambiente circostante. Queste conoscenze e abilità vengono acquisite attraverso lezioni ed esercitazioni in aula, la presentazione di alcuni casi di studio proposti in quanto esemplari e le esercitazioni sul campo.

Geologia applicata/Geofisica (Geologia applicata)

L’obiettivo del corso è sviluppare nell’allievo la capacità di approcciarsi a tematiche territoriali con particolare riguardo agli elementi costitutivi dell’ambiente naturale. Si desidera rendere l’allievo edotto delle basilari conoscenze tecniche di analisi della geologia e geofisica applicate nell’ambito di studi che riguardano fenomeni ambientali e territoriali. Si desidera quindi che l’allievo sia in grado di leggere ed estrarre le informazioni utili e necessarie per progettare in modo ottimale interventi sostenibili sul territorio. Quindi al termine dell’insegnamento si chiederà allo studente di: • avere un’adeguata conoscenza tecnico-scientifica dei materiali costituenti la superficie terrestre interessati dalle attività proprie dell’ingegneria ambientale; • avere una conoscenza di base delle forze e delle dinamiche che contribuiscono a modellare il paesaggio; • avere alcune nozioni sulle tecniche geofisiche di analisi non invasiva del sottosuolo. Ai fini dell’autonomia di giudizio e della comunicazione tecnica si chiederà allo studente di: • conoscere la terminologia tecnico-scientifica di base delle discipline geologiche e geofisiche; • ipotizzare le tecniche geofisiche più idonee allo studio di determinati problemi; • valutare gli effetti delle azioni geodinamiche sulle opere di ingegneria nonché l’impatto di queste ultime sull’ambiente circostante. Queste conoscenze e abilità vengono acquisite attraverso lezioni ed esercitazioni in aula, la presentazione di alcuni casi di studio proposti in quanto esemplari e le esercitazioni sul campo.

Geologia applicata/Geofisica (Geofisica)

The goal of the course is to develop in the student the ability to approach territorial issues with particular regard to the constituent elements of the natural environment. Give to the student the basic knowledge of technical analysis of applied-geology and -geophysics in studies concerning environmental and territorial phenomena. So that the student is able to take the useful and necessary information to design sustainable interventions on the land in an optimal way. At the end of the course the student should be able to: • have a proper scientific-technical knowledge of the materials forming the Earth's surface involved by the typical activities of environmental engineering; • have a basic knowledge of the forces and dynamics that contribute to transform the landscape; • have some notions on geophysical techniques of non-invasive analysis of the subsurface. To stimulate the judgement autonomy and the technical communication ability the student will be requested to: • know the basic scientific and technical terminology of geology and geophysics; • hypothesize the geophysical techniques most suitable to study given problems; • evaluate the effects of geodynamic forces on given structures and the impact of given structures on the surrounding environment. The student acquire these knowledge and skills from the lessons, the lab and classroom exercises, the illustraion of meaningful case histories and from the field activities.

Geologia applicata/Geofisica (Geologia applicata)

The goal of the course is to develop in the student the ability to approach territorial issues with particular regard to the constituent elements of the natural environment. Give to the student the basic knowledge of technical analysis of applied-geology and -geophysics in studies concerning environmental and territorial phenomena. So that the student is able to take the useful and necessary information to design sustainable interventions on the land in an optimal way. At the end of the course the student should be able to: • have a proper scientific-technical knowledge of the materials forming the Earth's surface involved by the typical activities of environmental engineering; • have a basic knowledge of the forces and dynamics that contribute to transform the landscape; • have some notions on geophysical techniques of non-invasive analysis of the subsurface. To stimulate the judgement autonomy and the technical communication ability the student will be requested to: • know the basic scientific and technical terminology of geology and geophysics; • hypothesize the geophysical techniques most suitable to study given problems; • evaluate the effects of geodynamic forces on given structures and the impact of given structures on the surrounding environment. The student acquire these knowledge and skills from the lessons, the lab and classroom exercises, the illustraion of meaningful case histories and from the field activities.

Geologia applicata/Geofisica (Geofisica)

L’allievo che accede a questo insegnamento si suppone abbia le conoscenze di analisi, calcolo infinitesimale differenziale ed integrale, fisica (meccanica ed elettromagnetismo) e di chimica (struttura della materia e reazioni chimiche basilari).

Geologia applicata/Geofisica (Geologia applicata)

L’allievo che accede a questo insegnamento si suppone abbia le conoscenze di analisi, calcolo infinitesimale differenziale ed integrale, fisica (meccanica ed elettromagnetismo) e di chimica (struttura della materia e reazioni chimiche basilari).

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The student who wish to attend the course is supposed to have knowledge about calculus (differential and integral), physics (mechanics and electromagnetism), chemistry (atomic structure, elementary chemical reactions).

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The student who wish to attend the course is supposed to have knowledge about calculus (differential and integral), physics (mechanics and electromagnetism), chemistry (atomic structure, elementary chemical reactions).

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CLASSIFICAZIONE DI ROCCE E TERRENI – GEOMORFOLOGIA La composizione geochimica della Terra, I Minerali, Classificazione delle Rocce, Il Ciclo delle Rocce, Vulcanismo e Plutonismo, Ambienti sedimentari (con particolare riguardo a quelli continentali), Alterazione delle rocce, Cenni di geomorfologia. TETTONICA Stratigrafia e Tettonica (Pieghe, Faglie). Teoria della Tettonica delle Placche. Orogenesi (con particolare riferimento alla struttura delle Alpi e dell'Appennino). ELEMENTI DI ACQUISIZIONE E TRATTAMENTO DI DATI SPERIMENTALI Segnali digitali e analogici, campionamento, analisi spettrale, convoluzione, filtri digitali e analogici. ONDE SISMICHE Le equazioni d’onda, modelli reologici dei materiali che costituiscono la Terra, soluzioni delle equazioni d’onda. ELEMENTI DI SISMOLOGIA Il modello sismico della Terra, l’effetto del sito, localizzazione della sorgente di un terremoto, classificazione dei terremoti. SISMICA A RIFRAZIONE Proprietà sismiche dei materiali, tipi di onde, sismica a rifrazione, strumentazione, acquisizione e interpretazione. SONDAGGI GEOELETTRICI I campi elettrici in rocce e terreni, i quadripoli, i sondaggi elettrici orizzontali e verticali, acquisizione elaborazione ed interpretazione. CENNI DI IDROGEOLOGIA Il ciclo dell'acqua. La circolazione idrica sotterranea. Tipi di acquifero e bacini idrogeologici. DISSESTI GRAVITATIVI Classificazione e studio dei dissesti gravitativi. Principali interventi sui dissesti gravitativi e rischio correlato ai dissesti.

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CLASSIFICAZIONE DI ROCCE E TERRENI – GEOMORFOLOGIA La composizione geochimica della Terra, I Minerali, Classificazione delle Rocce, Il Ciclo delle Rocce, Vulcanismo e Plutonismo, Ambienti sedimentari (con particolare riguardo a quelli continentali), Alterazione delle rocce, Cenni di geomorfologia. TETTONICA Stratigrafia e Tettonica (Pieghe, Faglie). Teoria della Tettonica delle Placche. Orogenesi (con particolare riferimento alla struttura delle Alpi e dell'Appennino). CAMPO GRAVITAZIONALE TERRESTRE Il Campo Gravitazionale Terrestre, componenti del campo gravitazionale, maree, variazioni del campo, densità dei materiali naturali, anomalie gravimetriche. CAMPO MAGNETICO TERRESTRE Il Campo Magnetico Terrestre, componenti del campo magnetico, variazioni del campo, suscettività magnetica dei materiali naturali, anomalie magnetiche. ELEMENTI DI ACQUISIZIONE E TRATTAMENTO DI DATI SPERIMENTALI Segnali digitali e analogici, campionamento, analisi spettrale, convoluzione, filtri digitali e analogici. ONDE SISMICHE Le equazioni d’onda, modelli reologici dei materiali che costituiscono la Terra, soluzioni delle equazioni d’onda. SISMICA A RIFRAZIONE Proprietà sismiche dei materiali, tipi di onde, sismica a rifrazione, strumentazione, acquisizione e interpretazione. ELEMENTI DI SISMOLOGIA Il modello sismico della Terra, l’effetto del sito, localizzazione della sorgente di un terremoto, classificazione dei terremoti. CENNI DI IDROGEOLOGIA Il ciclo dell'acqua. La circolazione idrica sotterranea. Tipi di acquifero e bacini idrogeologici. DISSESTI GRAVITATIVI Classificazione e studio dei dissesti gravitativi. Principali interventi sui dissesti gravitativi e rischio correlato ai dissesti.

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CLASSIFICATION OF ROCKS AND SOILS – GEOMORPHOLOGY The geochemical composition of the Earth. The Minerals. The classifications of the Rocks. The Rocks Cycle. Volcanism and plutonism. Sedimentary environments (especially with regard to those continental). Weathering of rock. Elements of geomorphology. TECTONICS Stratigraphy and tectonics (folds, faults). Theory of Plate Tectonics. Orogenesis (with particular reference to the structure of the Alps and Apennines). ELEMENTS OF ACQUISITION AND PROCESSING OF EXPERIMENTAL DATA Digital and analog signals, sampling, spectral analysis, convolution, digital and analog filters. SEISMIC WAVES The wave equation, rheological models of the earth materials, wave equations solutions. ELEMENTS OF SEISMOLOGY Seismic model of the earth, site effects, earthquakes source localisation, earthquake classification. REFRACTION SEISMIC Seismic properties of earth materials, kind of waves, refraction seismic, instruments, acquisition, interpretation. GEOELECTRICAL SURVEY The electric fields in rocks and soils, the quadrupoles, the vertical and horizontal soundings, acquisition, processing and interpretation. ELEMENTS OF HYDROGEOLOGY The water cycle. The underground water flow. Types of aquifer and hydrogeological basins. LANDSLIDE Classification and study of landslides. Mitigations measures on landslide and landslide hazard.

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CLASSIFICATION OF ROCKS AND SOILS – GEOMORPHOLOGY The geochemical composition of the Earth. The Minerals. The classifications of the Rocks. The Rocks Cycle. Volcanism and plutonism. Sedimentary environments (especially with regard to those continental). Weathering of rock. Elements of geomorphology. TECTONICS Stratigraphy and tectonics (folds, faults). Theory of Plate Tectonics. Orogenesis (with particular reference to the structure of the Alps and Apennines). EARTH GRAVITATIONAL FIELD The earth gravity field, gravity field components, tides, field variations, density of earth materials, gravity anomalies. EARTH MAGNETIC FIELD The earth magnetic field, magnetic field components, field variations, magnetic susceptibility of earth materials, magnetic anomalies. ELEMENTS OF ACQUISITION AND PROCESSING OF EXPERIMENTAL DATA Digital and analog signals, sampling, spectral analysis, convolution, digital and analog filters. SEISMIC WAVES The wave equation, rheological models of the earth materials, wave equations solutions. REFRACTION SEISMIC Seismic properties of earth materials, kind of waves, refraction seismic, instruments, acquisition, interpretation. ELEMENTS OF SEISMOLOGY Seismic model of the earth, site effects, earthquakes source localisation, earthquake classification. ELEMENTS OF HYDROGEOLOGY The water cycle. The underground water flow. Types of aquifer and hydrogeological basins. LANDSLIDE Classification and study of landslides. Mitigations measures on landslide and landslide hazard.

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L'insegnamento si propone di dare un esempio di integrazione tra tecniche affini ma diverse di analisi del territorio. Viene evidenziato l'incremento di conoscenza dato dalla interazione delle differenti tecniche, maggiore della somma della conoscenze singolarmente acquisibili. Le esercitazioni in aula ed in campo trattano sia fenomeni per fronteggiare i quali serve una società consapevole ed istruita, sia fenomeni la cui frequenza e pericolosità aumenta all'aumentare del verificarsi di eventi meteorologici estremi.

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Il corso prevede lezioni in aula per complessive 94 ore ed esercitazioni numeriche in laboratorio sulla parte di acquisizione dei dati, di sismica a rifrazione e di sismologia per 12 ore. Sono inoltre previste una ESERCITAZIONE IN CAMPO CONGIUNTA DI GEOLOGIA APPLICATA E GEOFISICA APPLICATA dove gli studenti divisi in squadre studieranno con tecniche della geofisica e della geologia applicata un sito significativo (frana) (8 ORE). Di seguito verranno svolte ESERCITAZIONI IN AULA E LABORATORIO INFORMATICO per l'elaborazione dei dati geofisici raccolti e l'interpretazione alla luce dei dati geologici (6 ORE).

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ESERCITAZIONE IN CAMPO DI GEOLOGIA APPLICATA: Osservazioni in posto di rocce, terreni e morfologie. (8 ORE) ESERCITAZIONE IN CAMPO CONGIUNTA DI GEOLOGIA APPLICATA E GEOFISICA APPLICATA: Applicazione in campo di concetti e tecniche della Geologia e della Geofisica Applicate per lo studio di un sito. (8 ORE) ESERCITAZIONE IN AULA E LABORATORIO INFORMATICO: Elaborazione ed analisi dei dati raccolti nell’esercitazione congiunta. (4 ORE)

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During the course 94 hours of lessons in classroom will be given to the students. Others 12 hours will be devoted to training sessions in which numerical exercise concerning data acquisition, refraction seismic and seismology, will be worked out on computer. The a joint (Applied Geology-Geophysics) field-work where the students are splitted in smaller teams will be carried out to apply geophysical and applied-geolgy methods to the study of a real problem (landslide) (8 hours). Finally in a computer lab geophysical and geological data acquired in the field will be processed and interpreted (6 hours).

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FIELD WORK APPLIED GEOLOGY: On site observations of rocks, soils and geomorphology. FIELD WORK APPLIED GEOPHYSICS: Field application of the techniques illustrated during the lessons to study a site. JOINT COMPUTER LAB ACTIVITY: Processing and interpretation of the data acquired in the field work.

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Sintesi degli argomenti trattati e copia delle slide in power point usate durante le lezioni sono disponibili sul portale della didattica. I testi consigliati: J.C. SANTAMARINA, 2005, DISCRETE SIGNALS AND INVERSE PROBLEMS. Wiley. ISBN-13 978-0-470-02187-3 PETER M. SHEARER, 2009, INTRODUCTION TO SEIMOLOGY, II EDITION, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS. ISBN-13 978-0-511-58010-9 J. MILSOM and A. Eriksen, 2011, FIELD GEOPHYSICS, IV EDITION, John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 978-0-470-74984-5 A. PARRIAUX, 2009, GEOLOGY: BASIC FOR ENGINEERS. Taylor & Francis. F. PRESS, R. SIEVER, J. GROTZINGER, T. H. JORDAN, 2006, CAPIRE LA TERRA. Seconda Edizione. Zanichelli.

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Sintesi degli argomenti trattati e copia delle slide in power point usate durante le lezioni sono disponibili sul portale della didattica.

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A synthesis of the arguments and a copy of the slides projected during the lessons are available on the web site of the course MAIN TEXTBOOKS: J.C. SANTAMARINA, 2005, DISCRETE SIGNALS AND INVERSE PROBLEMS. Wiley. ISBN-13 978-0-470-02187-3 J. MILSOM and A. Eriksen, 2011, FIELD GEOPHYSICS, IV EDITION, John Wiley & Sons, Ltd. ISBN: 978-0-470-74984-5. PETER M. SHEARER, 2009, INTRODUCTION TO SEIMOLOGY, II EDITION, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS. ISBN-13 978-0-511-58010-9 A. PARRIAUX, 2009, GEOLOGY: BASIC FOR ENGINEERS. Taylor & Francis. F. PRESS, R. SIEVER, J. GROTZINGER, T. H. JORDAN, 2006, CAPIRE LA TERRA. Seconda Edizione. Zanichelli.

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A synthesis of the arguments and a copy of the slides projected during the lessons are available on the web site of the course MAIN TEXTBOOKS: J.C. SANTAMARINA, 2005, DISCRETE SIGNALS AND INVERSE PROBLEMS. Wiley. H.R. BURGER, A.F. SHEEHAN, C.H. JONES, 2006, INTRODUCTION TO APPLIED GEOPHYSICS - Exploring the shallow subsurface. W. W. Norton & C., NEW YORK. A. PARRIAUX, 2009, GEOLOGY: BASIC FOR ENGINEERS. Taylor & Francis. F. PRESS, R. SIEVER, J. GROTZINGER, T. H. JORDAN, 2006, CAPIRE LA TERRA. Seconda Edizione. Zanichelli.

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Modalità di esame: prova orale obbligatoria; elaborato scritto prodotto in gruppo;

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Modalità di esame: prova orale obbligatoria;

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La prova finale sarà orale e consisterà in: • una domanda sulle caratteristiche e proprietà fisiche delle rocce e dei suoli (punti 7); • una domanda riguardante l’idrogeologia / i dissesti gravitativi / la geologia applicata (punti 7); • due domande riguardante la sismologia, i metodi geoelettrici/sismici (punti 11); • discussione sulla relazione scritta in merito a acquisizione, elaborazione e risultati dell’esercitazione congiunta (punti 5).

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La prova finale sarà orale e consisterà in: • una domanda sulle caratteristiche e proprietà fisiche delle rocce e dei suoli (punti 9); • una domanda riguardante l’idrogeologia / i dissesti gravitativi / la geologia applicata (punti 9); • una domanda riguardante i metodi geoelettrici/sismici/elettromagnetici (punti 9); • discussione su acquisizione, elaborazione e risultati dell’esercitazione congiunta (punti 3).

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Exam: compulsory oral exam; group essay;

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Exam: compulsory oral exam;

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The final test is oral and consists of: • a question about the characteristics and physical properties of rocks and soils (7 points) • a question concerning the hydrogeology / the landslides / applied geology (7 points) • two questions concerning seismic, seismology and geoelectrical methods( 11 points) • discussion on the written report concerning acquisition, processing and interpretation of the data from the joint field work (5 points).

Geologia applicata/Geofisica (Geologia applicata)

The final test is oral and consists of: • a question about the characteristics and physical properties of rocks and soils (9 points) • a question concerning the hydrogeology / the landslides / applied geology (9 points) • a question concerning seismic, seismology, gravity and magnetic methods ( 9 points) • discussion on acquisition, processing and interpretation of the data form the 2nd field work (3 points).



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