Gli SPIKES per i geofoni 3D sperimentali

Gli SPIKES

Spesso si sottovaluta l'importanza degli SPLIKES, bisogna pensare che sono l'anello di contatto tra terreno e il geofono 3d; usare spikes sbagliati vuol dire perdere parte del segnale ed introdurre rumore  estraneo rispetto a quello che si vuole misurare.

Si consiglia di usarne solo tre perché solo in questo modo si garantisce la stabilita, in n° di 4 può provocare instabilità e pertanto tale soluzione va scartata.

I tre spikes devono essere posizionati alla massima distanza tra loro e sfruttare al massimo l'area di base disponibile del sistema di acquisizione.

Vanno sempre fissati alla piastra e/o cubo ove sono alloggiati i geofoni , mai alla scatola che contiene il sistema di acquisizione, il loro compito è di trasmettere le vibrazioni del terreno ai geofoni in maniera il più possibile diretta.

Figura 1)      

Nella foto 1 ) sono raffigurati gli spike usati della geofisica moderna , vengono fissati alle capsule singole o tre D  contenenti i geofoni.

Normalmente sono di lunghezza di 7 - 15 cm e sono fatti per essere infissi nel terreno per alcuni centimetri, tale soluzione è valida principalmente per i geofono verticali, nel caso di terreno duro è sufficiente co in martello e punzone creare il foro e inserire a pressione lo spike. 

Qualche problema in più se si usano geofoni 3D, in particolare per la triplice punta che in caso di terreni duri è difficile infiggerla.

Mai posizionare le tre punte sul terremo senza infissione, l'altezza dei punzoni, il veto, le vibrazioni, la leggerezza del geofono 3D tendono a far  aumentare le spinte orizzontali  generando rapporti Hvsr  più alti di quelli che in realtà sono.

NON CONVIENE USARLI PER IL TROMOGRAFO

Il tal caso occorre asportare parte del terreno superficiale, nel caso in cui il terreno si dovesse impenetrabile si consiglia di riempire il foro di terreno smosso senza scaglie o pietre, pressare il materiale di riempimento e infilare il geofono 3D fino alla pressione voluta.

La qualità del segnale rilevato in ampiezza è proporzionale al buon contatto del geofono con il terreno, anche in questo cado evitare erba, radici che fanno asportate.

Nelle prove sperimentali HVSR è risultato che  meglio utilizzare punzoni poco sporgenti dal fondo del contenitore del geofono 3D ( massimo 2- 3 cm.
Il terreno va preparato, livellato e l'erba va asportata come pure le radici, la ghiaia.

Occorre che il geofono 3D sia sufficientemente pesante almeno 1.5 kg fino a 3 - 4 kg

La lunghezza del punzone deve essere tale da lasciare un minimo di spessore per permettere se è il caso una minima infissione di 1-2 cm della punta e un cm di franco tra la base del geofono 3D e il terreno. ( lunghezza della puntazza 2-3 cm al massimo).
In terreni particolarmente soffici , zappati, sabbiosi non si consiglia di usare punzoni lunghi 7- 15 cm. ma è più conveniente costipare l'area di posa dello strumento e creare una base si appoggio pianeggiante e solida.

Più il sistema è pesante maggiore è il diametro del bullone / punzone per aumentare la portanza di punta ed ottenere una buona aderenza del sistema con il terreno.

Le dimensioni possono andare da 8 mm fino 12 mm di diametro ( per i prototipi da 2-3kg ed oltre), in tutti i casi è meglio dorarsi di "dadi lunghi " da avvitare sul bullone per aumentarne il diametro e la rigidità lasciando sporgere per almeno 0,5 - 1 cm la punta del bullone nella parte terminale.

Tra dado e legno va sempre inserita una rondella, tra dado e piastra in metallo  meglio una rondella a "molla" per garantire la massima adesione.

Per terreni soffici sono utili i normali inerti filettati  che si trovano in tutti i negozi di ferramenta che possono aumentare l'aderenza e aumentando il diametro del punzone permettono di aumentare anche la portanza nel caso di geofoni 3d particolarmente pesanti  posizionati su terreni soffici 

Le figure sotto riportate ne fanno vedere le possibili combinazioni: 

    

 Figura 1) 

inserto filettato

in basso s'intravvede la punta del bullone, segue l'inserto filettato per dare una forma a punta conica, da 8 mm si passa a 10 mm, seguono le zone filettate che permettono di aumentare la portanza se arrivano a lambire il primo cm del terreno.

Per terreni di media consistenza se infissi o duri se poggiati sulla superficie.

Nel caso  di terreni duri o pavimenti nel caso di prove in fabbricati è possibile avvitando o gli inserti filettati mettere in bolla lo strumento, si consiglia di spalmare un poco di cera paraffinata  sulla filettatura del bullone/punzone mer aumentare la coesione tra il bullone e l'inserto filettato per evitare laschi che potrebbero essere causa di micro vibrazioni.

    

 Figura 2)  

soluzione analoga alla precedente  con aumento di portanza fin dai primi mm d'infissione grazie alla filettatura. 

Per terreni di media - medio bassa  consistenza se infissi o duri se poggiati sulla superficie

 Figura 3)

   

soluzione per terreni soffici ma non troppo, l'aumento dell'area di base garantisce una buona portanza anche in terreni cedevoli.

   

Figura 4)

   

soluzione per terreni soffici ma non troppo, l'aumento dell'area di base garantisce una buona portanza alla quale viene sommata una portanza laterale che fornisce anche una maggiore stabilità in caso di vento anche in terreni cedevoli.

   

 Figura 5)      

come nel caso precedente ma in aggiunta la considerata l'azione positiva di ancoraggio anche delle 4 punte che si trovano nella parte larga rivolte verso il basso che originariamente avrebbero avuto il compito di fissare l'inserto filettato al legno, nel nostro caso è il terreno.

Soluzione indicata in caso i vento e terreni molto soffici

 Figura 6) 

soluzione per terreno molto soffice , si hanno contributi di portanza di carico di punta  crescente con la profondità e di attrito laterale utile in caso di vento che frena in sistema nelle possibili oscillazioni orizzontali, il deficit di carico in caso di geofoni pesanti viene assorbito dall'anello di diametro maggiore che è dotato di 4 punte che ne aumentano la portanza,

     

Il bullone  viene inserito in apposito buco  nella piastra, il buco dovrà avere un diametro maggiore di 1 mm rispetto a quello del bullone che si vuole utilizzare.

Il bullone deve avere una lunghezza sufficiente per sporgere 2/3 cm dal fondo della scatola di contenimento del geofono 3D.

A contatto tra bullone e plastica, bullone e legno va inserita sempre una rondella di metallo.