Il corso si propone di definire gli aspetti pratico-operativi delle indagini geofisiche applicate all'ingegneria civile ed ambientale e illustrare i metodi interpretativi, con particolare riferimento alla caratterizzazione meccanica di rocce e terreni e all'utilizzo di metodologie elettriche ed elettromagnetiche per la caratterizzazione idrogeologica e il monitoraggio di siti contaminati.

Lo studente dovrà maturare una competenza nel contesto delle applicazioni di indagini geofisiche convenzionali applicate ai diversi ambiti ingegneristici. Dovrà dimostrare abilità nel pianificare indagini geofisiche in molteplici ambiti geologici e morfologici, interpretare i risultati delle indagini e conoscere il significato dei parametri geofisici ricavati; dovrà altresì acquisire abilità nel confrontare i parametri geofisici con parametri geotecnici dei terreni e delle rocce e/o parametri idro-geochimici.

Le conoscenze di base si riferiscono alle nozioni di geologia, idrogeologia e geofisica con riferimento alle proprietà petrofisiche dei suoli, il significato dei parametri idrogeologici (densità, porosità, contenuto, idrico permeabilità), alle proprietà geofisiche dei suoli e delle rocce (resistività elettrica, attributi sismici, parametri elettromagnetici) e di ingegneria ambientale e geotecnica (parametri meccanici). Si richiedono nozioni di base relative al modalità di acquisizione dei dati e i concetti di acquisizione ed elaborazione di segnali. Sono richieste conoscenze di base e capacità di utilizzo di strumenti informatici per l'elaborazione di dati geofisici delle esercitazioni di campo.

Metodi sismici: equazione d'onda e correlazione tra parametri meccanici e risposta sismica; modelli di correlazione tra i parametri petrofisici (porosità, contenuto idrico) e velocità e attenuazione dei mezzi porosi: modello di Willie, modello di Biot-Gassman. Cenni sui metodi di indagine in foro: downhole, cross-hole e VSP (vertical seismic profile). Tomografie sismiche in foro e dalla superficie. Metodi di onde superficiali, tomografie sismiche da superficie e in foro. Cenni normativi e determinazione Vs30; risposta sismica locale (2 crediti).

Metodi elettrici: correlazioni tra parametri petrofisici e resistività elettrica, effetti di polarizzazione di suoli, sensibilità della risposta di resistività e di polarizzazione indotta alla presenza di contaminanti organici ed inorganici. Modalità di acquisizione ed elaborazione di tomografie elettriche di resistività e di polarizzazione da superficie e in foro; esempi applicativi per la caratterizzazione idrogeologica, indagini geoelettriche per la caratterizzazione di discariche controllate e non-controllate. Principi teorici, modalità di acquisizione dati e modelli interpretativi dei potenziali spontanei: esempi applicativi per la caratterizzazione di siti contaminati (2 crediti).

Metodi elettromagnetici: principi fisici dei metodi in dominio di frequenza e di tempo; cenni strumentali e modalità di acquisizione con dispositivi Slingram a basso numero di induzione; esempi applicativi per la caratterizzazione di siti contaminati; applicazione di metodi in dominio di tempo per la caratterizzazione idrogeologica. Acquisizione di dati georadar con misure dalla superficie e in foro; principi di elaborazione dei dati; modelli di correlazione tra parametri petrofisici e velocità onde radio nei mezzi porosi (1 crediti).

Orientamento Tutela dell'ambiente: esercitazione di campo ed elaborazione dati di metodi integrati per la caratterizzazione idrogeofisica del sottosuolo; esempi applicativi di indagini geofisica per la caratterizzazione di siti contaminati. Analisi geostatistica di dati geofisici (3 crediti).

Orientamento Geoingegneria e Protezione: esempi di indagine geofisiche per la caratterizzazione geotecnica; esercitazione di campo con acquisizione ed elaborazione di dati sismici e di tomografia elettrica (3 crediti).

Si prevedono 3 esercitazioni di campo per l'acquisizione di dati sismici, elettrici ed elettromagnetici, esercitazioni di laboratorio per la elaborazione ed interpretazione delle indagini geofisiche realizzate in campo.
Le esercitazioni di laboratorio prevedono lavoro autonomo da parte dello studente nei laboratori informatici di Ateneo (4 esercitazioni).

Il testo di riferimento del corso è:
J.M. Reynolds, 1997. An introduction to applied and environmental geophysics, Wiley Ed., 796 pp.

Il docente fornisce tramite il portale il materiale presentato durante le lezioni, le tracce per la realizzazione delle esercitazioni in aula e in laboratorio, ed esercizi di approfondimento.
Per approfondimenti teorici vengono suggeriti e messi a disposizione tramite il portale copie in formato elettronico di documentazione tecnica e di articoli scientifici.

L'esame consiste in una prova orale tesa ad accertare il livello di competenze teoriche e le abilità di integrare i risultati delle indagini geofisiche nel contesto applicativo. Viene posto un quesito relativo ad aspetti teorici, un quesito relativo alla pianificazione e realizzazione di indagini ed un quesito relativo alla interpretazione dei risultati. Una parte della prova orale consiste nella discussione delle esercitazioni svolte.
La valutazione finale è basata sulla chiarezza espositiva e padronanza della terminologia tecnica (5 punti), capacità di ragionamento (5 punti) e di collegamento dei diversi aspetti della materia (10 punti), livello di competenza raggiunto (10 punti).