Elaborazione GEOPSY - Calcolo del grafico HVSR e determinazione della frequenza di risonanza del terreno e del fabbricato - Notizie preliminari
L'uso del programma GEOPSY - DINVER
Il programma Geopsy - Dinver ed altri programmi possono essere scaricati gratuitamente da www.geopsy.org, queste pagine vogliono integrare il manuale del sito e indicare la sequenza base d'inserimento dei dati sperimentali, e la procedura da seguire per ottenere il risultato finale per agevolare l'utente che vuole iniziare ad imparare ad usare il programma per l'elaborazione si sondaggi HVSR.
Spesso si trovano difficoltà ad installare il programma, visionare questo utile filmato
come installare geopsy
Parte 1°
Elaborazione del dato HVSR fino al caricamento del file *.HV per l'elaborazione d
con DINVER ( Geopsy )
in costruzione
Dopo aver lanciato il programma di Geopsy cliccare l'icona Wiev e il sottomenu a tendina File che permette di caricare un sondaggio archiviato sull' HD.
Dopo aver selezionato il file *.SAF cliccare sull'icona H/V - ( 16 ° da sinistra della barra di comando ) e se non diversamente settati i parametri di visualizzazione apparirà su monitor un'immagine simile a quella riprodotta sotto:
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In alto a sinistra il grafico HVSR ancora da configurare e ripulire dai rumori antropici risulta molto stretto, la compressione del grafico non permette di vedere nei dettagli il segnale HVSR e il segnale compare molto sporco da quasi la totalità dei rumori antropici che nascondono i segnali generati dai microtremori rendendo poco chiara la componente spettrale.
Nelle parte bassa della figura si vede che il tre grafici asse z, x, y, dono quasi completamente selezionati compresi i rumori antropici , pertanto occorre di deselezionare con appositi pulsanti e settaggi le tracce che denotano la presenza di rumori ambientali individuabili da una maggiore ampiezza del segnale acquisito
Nelle parte bassa della figura si vede che il tre grafici asse z, x, y, dono quasi completamente selezionati compresi i rumori antropici , pertanto occorre di deselezionare con appositi pulsanti e settaggi le tracce che denotano la presenza di rumori ambientali individuabili da una maggiore ampiezza del segnale acquisito
Nella finestra a destra si possono vedere i valori di settaggio del menu di gestione da modificare per ottenere una migliore ottimizzazione del segnale.
Essendo la finestra Hvsr molto stretta è consigliabile allungarla per renderla più definita lungo l'asse delle frequenza in particolare come si vede dell'immagine sottostante.
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Per modificare l'ampiezza dell'immagine del grafico HVSR occorre cliccare suli'immagine del grafico HVSR con il pulsante di destra del mouse fino a quando non si apre la finestra PROPRIETA' EDITOR (visibile nella figura precedente a destra )
Selezionare il sottomenu OBJECT
cambiare le impostazioni WINDTH ( 20 - 30 cm ) - HEIGHT ( 10 - 15 cm )
Eseguita tale operazione il grafico ottenuto è maggiormente ingrandito e permette di visualizzare meglio il segnale HVSR ottenuto nei minimi particolari.
Se osserviamo la parte di sinistra vediamo che a 1 hz probabilmente abbiamo un picco hvsr troncato a sinistra, per poter vedere tutto il segnale fino a 0,5 Hz è sufficiente selezionare la finestra H/V - TOOLBOX
la sottocartela OUTPUT
e impostare FROM 0,5 TO 100 se si vuole visualizzare il segnale HVSR da 0,5 Hz e 100 Hz
Eseguita tale operazione il grafico ottenuto è maggiormente ingrandito e permette di visualizzare meglio il segnale HVSR ottenuto nei minimi particolari.
Se osserviamo la parte di sinistra vediamo che a 1 hz probabilmente abbiamo un picco hvsr troncato a sinistra, per poter vedere tutto il segnale fino a 0,5 Hz è sufficiente selezionare la finestra H/V - TOOLBOX
la sottocartela OUTPUT
e impostare FROM 0,5 TO 100 se si vuole visualizzare il segnale HVSR da 0,5 Hz e 100 Hz
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Eseguite le operazioni precedentemente elencate s'incomincia a vedere l'andamento di massima del segnale HVSR, in questo caso ancora costituito dai
microtremori e dai rumori antropici che a parte alcuni ( su sfondo bianco) sono ancora selezionati e inglobano attività antropiche e il vento.
Per eliminare i segnali antropici e meteo dal segnale conservando solo i microtremori occorre attivare una procedura di ripulitura del segnale al fine di eseguire l' FFT solo su segnali ripuliti il più possibile dalle azioni antropiche eliminando le windows eccessivamente sporche da segnali che non hanno caratteristiche tipiche dei microtremori.
microtremori e dai rumori antropici che a parte alcuni ( su sfondo bianco) sono ancora selezionati e inglobano attività antropiche e il vento.
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Per ripulire il segnale dai rumori antropici sono diversi i menu su cui si può intervenire:
CASO 1) Nel caso di sondaggi eseguiti in siti rumorosi, vulcanici o in condizioni di brezza potrebbe essere impossibile riuscire a selezionare almeno 10 windows sufficientemente grandi per validare il sondaggio, in tal caso occorre spuntare l'opzione BAD SAMPLE THRESOLD .
CASO 2) in tutti gli altri casi meglio attivare l'opzione BAD SAMPLE THRESOLD che permette di fare una deselezione di segnali particolarmente sporchi
La funzione LEIGHT va settata AT LEAST 20 sec TO 60 sec
Inizialmente il valore di BAD SAMPLE THRESOLD è menglio settarlo a 99%
Se nella finestra NUMBER OF WINDOWS visibile nella parte bassa del MENU H/V TOOLBX compare un numero maggiore di 20 è consigliabile agire sul menu BAD SAMPLE THRESOLD riducendo tale valore da 99% a valori inferiori fino a quando tutti i rumori antropici e del vento vengono deselezionati come nella figura sottostante ( i picchi devono essere su sfondo bianco ).
Nel caso si segnali rumorosi e di vento ( con sondaggi corti ( 15- 20 secondi) è possibile non riuscire a selezionare almeno 10 - 20 windows sufficientemente pulite.
In tal caso occorre ridurre la durata delle finestre prese in esame agendo sul menu LEIGHT riducendo AT LEAST 20 sec TO 60 sec a AT LEAST 15 sec TO 20 sec e/o modificando il parametro da AT LEAST in EXACTLY 0 15/20 SEC a seconda della frequenza minima che si vuole raggiungere nell'elaboraizione secondo le prescrizioni di Sesame
L'ideale sarebbe avere la possibilità di arrivare ad avere una finestra costituita da almeno 20 windows (se non vi si arriva il motivo è dovuto alla presenza di elevati rumori antropici o ad una brezza eccessiva,)
Il risultato che si otterrà sarà simile a quello visualizzato nell'immagine seguente, dove si possono notare dei rumori al di sotto di 2 hz ( tracce grigie ) che devono essere eliminati in modo da prendere in considerazione solamente i microtremori e qualche rumore antropico di ampiezza inferiore ai microtremori non eliminabile.
Per far ciò occorre selezionare pigiando con il pulsante del mouse di destra sul grafico HVSR la funzione REJECT TIME WINDOWS ( posizionata nella parte in basso della finestra del menu di gestione ).
Selezionata tale funzione l'icona del mouse viene rappresentato come un rettangolo grigio e ha la funzione , trascinando il mouse sui segnali più rumorosi, di selezionarli per poi eliminarli in gruppo o singolarmente a seconda delle esigenze )
Il risultato che si otterrà sarà simile a quello visualizzato nell'immagine seguente, dove si possono notare dei rumori al di sotto di 2 hz ( tracce grigie ) che devono essere eliminati in modo da prendere in considerazione solamente i microtremori e qualche rumore antropico di ampiezza inferiore ai microtremori non eliminabile.
Per far ciò occorre selezionare pigiando con il pulsante del mouse di destra sul grafico HVSR la funzione REJECT TIME WINDOWS ( posizionata nella parte in basso della finestra del menu di gestione ).
Selezionata tale funzione l'icona del mouse viene rappresentato come un rettangolo grigio e ha la funzione , trascinando il mouse sui segnali più rumorosi, di selezionarli per poi eliminarli in gruppo o singolarmente a seconda delle esigenze )
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Nella figura si vedono a sinistra alcuni segnali anomali dovuti a rumori ambientali e/o antropici, una volta selezionati con il mouse diventano di colore grigio pronti per essere eliminati per ottenere un grafico il più possibile ripulito dai rumori per avere il segnale più pulito possibile contenete solo i microtremori.
Nell'operazione occorre fare in modo che rimangano almeno 10 windows colorate che è una delle indicazioni da verificare per convalidare il sondaggio secondo le prerogative di Sesame.
La procedura per eliminare u singoli rumori è la seguente:
- Attivare da menu la funzione REJECT TIME WINDOWS cliccando con il pulsante di destra del mouse sul grafico e trascinansolo in modo da selezionare 1 o più tracce sismiche rumorose.
- cliccare sul menu SELECT
- cliccare sul sottomenu CLEAR
- dopo aver selezionato l'opzione CLEAR a video viene visualizzata una finestra ( vedere immagine sottostante
- cliccare il pulsante centrale REMOVED GRAYED
Nell'operazione occorre fare in modo che rimangano almeno 10 windows colorate che è una delle indicazioni da verificare per convalidare il sondaggio secondo le prerogative di Sesame.
La procedura per eliminare u singoli rumori è la seguente:
- Attivare da menu la funzione REJECT TIME WINDOWS cliccando con il pulsante di destra del mouse sul grafico e trascinansolo in modo da selezionare 1 o più tracce sismiche rumorose.
- cliccare sul menu SELECT
- cliccare sul sottomenu CLEAR
- dopo aver selezionato l'opzione CLEAR a video viene visualizzata una finestra ( vedere immagine sottostante
- cliccare il pulsante centrale REMOVED GRAYED
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Ad operazione completata tutti i picchi selezionati diventeranno grigi come pure le windows che lei hanno generati ( vedere immagine sopra riportata ).
Per eliminare definitivamente i picchi grigi nel grafico HVSR ( vedere sopra ) e le windows corrispondenti ( vedere grafico onde sismiche registrate asse zxy)
cliccare sul tasto START posizionato H/V TOOLBOX.
Osservando la figura precedente con quella seguente possiamo vedere che il grafico sottostante è privo ci segnali anomali risultando molto più pulito
Ingrandendo le immagini potrete osservare i parametri di settaggio utilizzati nel menu H/V TOOLBOX
Per eliminare definitivamente i picchi grigi nel grafico HVSR ( vedere sopra ) e le windows corrispondenti ( vedere grafico onde sismiche registrate asse zxy)
cliccare sul tasto START posizionato H/V TOOLBOX.
Osservando la figura precedente con quella seguente possiamo vedere che il grafico sottostante è privo ci segnali anomali risultando molto più pulito
Ingrandendo le immagini potrete osservare i parametri di settaggio utilizzati nel menu H/V TOOLBOX
Notare che l'eliminazione dei picchi selezionati di colore grigio dell'immagine precedente dovuti a rumori antropici hanno permesso alla linea nera dell'HVSR di posizionarsi dal valore di 1,8 ad un valore molto vicino a 1 come visibile nella figura sottostante.
Al di sotto della frequenza di 1 hz non essendo visibili altri picchi comporta l'assenza di importanti cambiamenti stratigrafici e pertanto il rapporto hvsr tende al valore 1.
Quando ciò non avviene e si esclude la presenza di variazioni stratigrafiche il problema è dovuto al vento , nel caso di assenza di vento ad un problema di comportamento anomalo di 1 o più geofoni.
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In questa fase passeremo ad esaminare come si può, in alternativa alla modalità di visualizzazione precedente, visualizzare il il grafico HVSR depurato dalle dagli n spettri iesimi colorati generati dalla n finestre colorate selezionate.
Questa opzione permette di visualizzare al meglio l'andamento del grafico HVSR traccia nera , e i valori massimi e minimi medi che i valori di HVSR assumono nel tratto di frequenze selezionato.
Occorre cliccare con il pulsante di destra del mouse sul grafico HVSR
si aprirà la finestra del menu ROPRIETA' EDITOR: H/V RESULTS
cliccare su PROPRIETA'
Questa opzione permette di visualizzare al meglio l'andamento del grafico HVSR traccia nera , e i valori massimi e minimi medi che i valori di HVSR assumono nel tratto di frequenze selezionato.
Occorre cliccare con il pulsante di destra del mouse sul grafico HVSR
si aprirà la finestra del menu ROPRIETA' EDITOR: H/V RESULTS
cliccare su PROPRIETA'
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selezionare il sottomenu GRAPHYCS
nella finestra STDDEV sostituire il valore di 1 con 0,5, in in questo modo si rendono più chiare le linee tratteggiate del grafico rendendo più evidente la linea HVSR centrale , nera continua.
Nella terza riga COLOR WINDOW portare a 0 il valore inizialmente settato a 1, in questo modo si possono rendere non più vidibili le tracce colorate delle iesime windows...
Settando la quarta rica f0 è possibile nascondere ila tacca nera corrispondente al principale picco HVSR ( quello con ampiezza massimo )
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GEOPSY permette di evidenziare o eliminare oltre il picco di ampiezza massima del sondaggio posizionando in corrispondenza della frequenza corrispondente evidenziata con una tacca grigia ( come è visibile nella figura sottostante alla frequenza di 76 hz circa. ) anche altri picchi secondari, spesso più importanti di quello selezionato automaticamente.
Per aggiungere altre tacche in corrispondenza ad altri picchi rilevati eseguire le seguenti operazioni;
Per aggiungere altre tacche in corrispondenza ad altri picchi rilevati eseguire le seguenti operazioni;
cliccare sul menu TOOLS
si aprirà un menu a tendina
cliccare il sottomenu EDIT PEAK
(dove Peak sono le tacche di riferimento frequenza del picco )
Conclusa l'operazione si aprirà una finestra visibile nella parte di destra dell'immagine sottostante.
tre sono i principali pulsanti di gestione:
ADD ( per aggiungere una nuova PEAK )
ADJUST ( per modificare una nuova PEAK )
REMOVED ( per rimuovere un PEAK esistente)
Inizialmente viene selezionato solamente il picco con valore Hvsr più elevato, spesso sono generati da strati superficiali che in fase di realizzazione dell'opera verranno sbancati e/o le fondazioni dell'opera in progetto sarà posizionata a profondità maggiore.
In tal caso tale picco potrebbe essere deselezionato in quanto.
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Per aggiungere altri Peak è sufficiente cliccare su ADD
nerrà creata una nuova celle numetata in modo prograssivo nella finestra EDIT PEAK
è possibile mettere un riferimento, ad esempio " picco a 1,7 hz "
Nella finestra PEAK SEARK RANGE occorre digitare i'intervallo in frequenza ove si ha il massimo del picco rilevato, in questo caso from 1,5 hz to 2,00 hz.
I valori selezionati potranno essere modificati in seguito operando sul meni ADJUST
I valori selezionati potranno essere modificati in seguito operando sul meni ADJUST
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Tale operazione si può ripenter come nell'esempio dell'immagine sottostante tante volte quati sono i principali picchi, normalmente corrispondenti a cambiamenti stratigrafici secondari.
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L'immagine precedente è il risultato dell'elaborazione finale del segnale.
Nel caso di segnali in condizione di bassi rumori ambientali, in assenza di vento il segnale alle basse frequenze e in quei tratti di hvsr dove non sono state trovate variazioni stratigrafiche importanti il valore di HVSR deve tendere a 0,9 - 1.2.
Se aumenta il rumore ambientale o in modo particolare il vento tali valori tensono ad aprirsi maggiormente.
Di seguito sono state ripubblicate tre immagini significative usate in questo manuale per far vedere i miglioramenti ottenuti con un equilibrato trattamento del segnale....
Le Windows selezionate a sono quasi totalmente rappresentate dai microtremori.
Nell'immagine si vede che la linea nera continua dell'HVSR a 0,5 hz e in altre zone ove non sono evidenti passaggi stratigrafici si fissa su valori attorno a 1,5 - 1,8 di hvsr, anche le linee tratteggiate si sono avvicinate notevolmente al valore di HVSR medio e variano tra 0,8- 2 invece di 0,5 - 5
L'ultima immagine è migliorata notevolmente per aver eliminato alcuni rumori residui specie nel tratto con frequenza tra 0,5 - 2 hz, la linea continua nera con tale operazione si è riavvicinata ulteriormente a 1- 1,3
Nel caso in cui esiste un aumento graduale di vs con la profondità è possibile avere valori di hvsr >1
Di seguito sono state ripubblicate tre immagini significative usate in questo manuale per far vedere i miglioramenti ottenuti con un equilibrato trattamento del segnale....
nella prima immagine vediamo che la linea continua nera tende ad andare a 2 a o,5 hz a causa dell'elevato rumore ambientale ( piccola pioggia e raffiche di brezza- rumore prodotto dal vicino corso del fiume Roya)a frequenza di 0,5 hz si nota che le linee tratteggiate oscillano tra valori 0,8- 4,5 hvsr ( circa ).
Tali valori sono esageratamente elevati in quanto come si vede nel grafico ( tre tracce sismiche parte bassa a sinistra dell'immagine) quasi tutto il segnale è stato selezionato quindi l'elaborazione iniziale ingloba oltre ai rumori dovuti ai microtremori anche la maggior parte dei rumori antropici, ambientali e meteo registrati.
Nella seconda immagine guardando le 20 window selezionate si può notare che gran parte del segnale con disturbi antropici ambientali e meteo è stato depurato ( segnale su sfondo bianco).
Nell'immagine si vede che la linea nera continua dell'HVSR a 0,5 hz e in altre zone ove non sono evidenti passaggi stratigrafici si fissa su valori attorno a 1,5 - 1,8 di hvsr, anche le linee tratteggiate si sono avvicinate notevolmente al valore di HVSR medio e variano tra 0,8- 2 invece di 0,5 - 5
L'ultima immagine è migliorata notevolmente per aver eliminato alcuni rumori residui specie nel tratto con frequenza tra 0,5 - 2 hz, la linea continua nera con tale operazione si è riavvicinata ulteriormente a 1- 1,3
Nel caso in cui esiste un aumento graduale di vs con la profondità è possibile avere valori di hvsr >1
Occorre ricordare che come la sismica a rifrazione non si può fare nel caso di inversioni di velocità, il masw in condizioni di variazioni stratigrafiche laterali, i sondaggi penetrometrici nel caso do presenza di bancate ciottolose e/o rocciose, altrettanto l'hvsr ha i suoi limiti di applicazione che vanno applicati, nel caso migliore eseguendo il sondaggio in ore ove il traffico è meno intenso, in tal caso meglio sono le ore notturne tra le 24 e le 6 di mattina, nel caso di presenza di vento occorre rimandare il sondaggio a data in cui le condizioni atmosferiche tenderanno a migliorare.
Fare sondaggi in condizioni non valide comporta introdurre nel calcolo ( in particolare sulla stima delle velocità), errori notevoli pertanto il sondaggio hvsr va fatto in condizioni valide.
L'operatore che esegue il sondaggio deve aver sempre chiaro alcuni vincoli che occorre rispettare durante l'esecuzione di un sondaggio che vengono riassunti nel seguente link:
in attesa di completare la parte 1°) rispondo alla richiesta di alcuni lettori che mi chiedono come si fa a lanciare il file elaborato da GEOPSY con DINVER per ricavare la stratigrafia?
l'operazione è molto semplice. una volta elaborato il grafico di GEOPSY
cliccare sul menu TOOLS
cliccare su SAVE RESULT
nella catella dove si è caricato il sondaggio SAF troveremo 2 nuovi files:
nome file.LOG
nomefile.HV
Quest'ultimo è quello che serve per lanciare DINVER secondo le procedure indicate nella PARTE_3°.
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