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GEOFISICA APPLICATA

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APPLIED GEOPHYSICS

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Anno accademico 2020/2021

Codice dell'attività didattica
MFN0920
Docente
Cesare Comina (Titolare del corso)
Corso di studi
Corso di Laurea Magistrale in Scienze Geologiche Applicate
Anno
2° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Affine o integrativo
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
GEO/11 - geofisica applicata
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto ed orale
Prerequisiti
Principi matematici di base sull’analisi del segnale, problemi inversi e regole di interpolazione.
Principi fisici di base della propagazione ondosa, dei fenomeni elettrici ed elettromagnetici nei materiali geologici.
Conoscenze generali di geologia.
Basic mathematical principels of signal analysis, inverse problems and interpolation rules. Basic physical principles of wave propagation,electrical and electromagnetic phenomena in geological materials. General knowledge of geology.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento si propone di far acquisire allo studente le conoscenze fondamentali sui metodi di prospezione geofisica per la caratterizzazione geologica. Particolare rilievo sarà rivolto a: caratterizzazione sismica dei geomateriali sia in termini di caratteristiche geomeccaniche che di individuazione di interfacce; caratterizzazione elettrica dei geomateriali con particolare rilievo al rapporto tra fluido interstiziale e matrice solida. Completeranno inoltre la formazione dello studente principi di base rispetto ai metodi di analisi del segnale geofisico ed alla soluzione di problemi inversi.

I contenuti proposti all'interno dell'insegnamento concorrono al raggiungimento degli obiettivi formativi della laurea magistrale per quanto attiene gli aspetti pratici ed applicativi di caratterizzazione non invasiva dei geomateriali. In particolare le tecniche apprese durante l'insegnamento forniscono un valido strumento per la caratterizzazione sismica del territorio e per lo studio di dissesti idrogeologici di varia natura.  

 

The course aims to provide students with fundamental knowledge on different methods for geophysical prospection aimed at geological characterization for different practical applications. Particular attention will be addressed to: seismic characterization of geomaterials both in terms of geomechanical properties determination and for detection of interfaces; Electrical characterization of geomaterials with the use of electrical and electromagnetic methods with particular emphasis on the relationship between interstitial fluid and the solid matrix properties. Basic principles regarding signal analysis methods and solution of geophysical inverse problems together with real field cases description of the application of the different methodologies will complement the student's education.

The contents offered within the course contribute to the attainment of the educational objectives of the master degree with respect to the practical and applicative aspects of non-invasive characterization of geomaterials. In particular, the techniques acquired during the course will provide a valuable tool for the seismic characterization of the territory and for the study of various kinds of hidrogeological instabilities.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione.

Alla fine di questo insegnamento lo studente dovrà:

- conoscere i principali metodi di prospezione geofisica per la caratterizzazione geologica;
- riconoscere i principi fisici alla base delle applicazioni dei diversi metodi geofisici;
- organizzare una campagna di indagine geofisica con opportuno dimensionamento degli stendimenti;
- conoscere gli strumenti software necessari all'interpretazione delle prove;
- associare ai diversi contesti geologici (caratteristiche fisiche e profondità d'indagine) le prove geofisiche più adatte.

 Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:

- interpretare il risultato di una prova geofisica in termini geologico tecnici;
- determinare il legame tra la misura geofisica e le caratteristiche tecniche del materiale in indagine;
- effettuare misure geofisiche in sito;
- associare ai diversi contesti geologici (caratteristiche fisiche e profondità d'indagine) le prove geofisiche più adatte;
- interpretare in maniera autonoma metodi tomografici sia elettrici che sismici con opportuni software di elaborazione;

 Autonomia di giudizio

Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà formulare un giudizio:

- sulle metodologie di indagine geofisica più adatte ai diversi contesti geologici;
- sulla qualità dei dati acquisiti e la correttezza delle elaborazioni su di essi condotte.

Abilità comunicative

Alla fine dell'insegnamento lo studente dovrà sapere:

- utilizzare il linguaggio tecnico della geofisica applicata, delle strumentazioni e metodologie coinvolte nelle indagini;
-  coordinarsi con diverse figure professionali che lavorano sul territorio in merito all'utilizzo delle prove geofisiche.

 Capacità di apprendimento

Alla fine di questo insegnamento lo studente avrà le capacità di studio autonomo e di valutazione critica delle tecniche geofisiche da utilizzare nei vari settori delle Scienze della Terra.

 

 Knowledge and ability to understand.
At the end of this teaching the student will be able to:
- know the main geophysical prospecting methods used for geological characterization;
- recognize the physical principles upon which the different geophysical methods are based;
- organize a geophysical survey campaign with appropriate deisgn of the investigations;
- know the software tools necessary for interpreting the tests;
- associate the most suitable geophysical methods to the different geological contexts (physical properties and depth of investigation). 

Ability to apply knowledge and understanding
At the end of this teaching the student will be able to:
- interpret the result of a geophysical test from the geological technical point of view;
- determine the link between the geophysical measurement and the technical characteristics of the material being investigated;
- perform on-site geophysical measurements;
- associate the most suitable geophysical tests to the different geological contexts (physical characteristics and depth of investigation);
- autonomously interpret both electrical and seismic tomographic methods with appropriate processing software.

Autonomy of judgment

At the end of this course the student will be able to make a judgment:
- on the geophysical survey methodologies best suited to the different geological contexts;
- on the quality of the data acquired and the correctness of the processing carried out on them.

Communication skills

At the end of the course the student will be able to:
- use the technical language of applied geophysics, of the instruments and methodologies involved in the investigations;
- coordinate with different professionals working in the territory on the use of geophysical tests.

Learning ability

At the end of this course the student will have the ability to study autonomously and critically evaluate the geophysical techniques to be used in the various sectors of Earth Sciences.

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Modalità di insegnamento

Il corso è organizzato in:

  • Lezioni frontali (N. ore): 32
  • Esercitazioni (N. ore): 24
  • Esercitazioni in campo (N. ore): 12. 

 

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png Tutte le ore di lezione ed esercitazione saranno tenute in presenza per gli studenti che riusciranno a partecipare (compatibilmente con la capienza delle aule). Le lezioni ed esercitazioni in presenza saranno trasmesse in streaming su piattaforma webex per gli studenti che si connetteranno da remoto.

 

 

The course is organized in:

  • Lectures (N. hours): 32
  • Exercises (N. hours): 24
  • Field excersises (N. hours): 12. 

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.pngAll hours of lectures and exercises will be held in the presence for the students who will be able to participate (compatibly with the capacity of the classrooms). In-person lessons and exercises will be streamed on the webex platform for students who will connect remotely.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png In seguito all’emergenza sanitaria dovuta a COVID 19 l’esame verrà svolto, sia per la parte scritta che per la parte orale, in modalità telematica tramite la piattaforma Webex. Questa modalità sarà seguita finchè non cesserà l'emergenza sanitaria e verrà ripristinata la modalità precedente. 

L'esame si compone di prova scritta ed orale, il superamento della prova scritta rimane valido per i tre appelli successivi.

Prova scritta della durata di 2 ore, da svolgere con l'aiuto di formulario preparato dallo studente, seguita da prova orale. La prova scritta consiste in: esercizi di dimensionamento di survey geofisici e di interpretazione speditiva delle prove (affini a quelli sviluppati durante le esercitazioni); quesiti teorici sulle tecniche geofisiche trattate nel corso con domande a risposta multipla e a risposta aperta. Ogni quesito della prova scritta avrà un punteggio (massimo 3 punti), l'ammissione all'orale è subordinata dall'ottenimento di una votazione minima di 15/30. Dopo la correzione degli scritti l'allievo viene convocato per una prova orale. Questa consiste nella revisione della prova scritta informando l'allievo sui criteri di correzione e, ricevendo eventuali precisazioni dall'allievo, decidendo se modificare il giudizio; un approfondimento orale volto ad accertare la capacità di sintesi delle conoscenze acquisite; una discussione di parti delle relazioni delle esercitazioni che lo studente ha raccolto in un fascicolo personale da produrre al momento della prova orale; la discussione è volta ad accertare la raggiunta capacità di applicare le conoscenze.

Scopo di questa graduazione analitica della prestazione dello studente è quello di accertare il livello di raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi sopra esposti.


 

upload_Coronavirus-2019-nCoV-CDC-23312_without_background.png Following the COVID 19 medical emergency the exams will be carried out, both for the written and the oral part, electronically via the Webex platform. This mode will be followed until the health emergency ends and the previous mode is restored.

Written exam lasting 2 hours, to be performed with the help of a formulary prepared by the student, followed by oral examination. The written test consists of: exercises of geophysical survey design and interpretation (similar to those developed during class exercises); theoretical questions on geophysical techniques covered in the course with multiple choice questions and open questions. Each question will have a score  (maximum 3 points), admission to oral is subject to obtaining a minimum score of 15/30. After correction of the written exam the student is invited for an oral exam. The oral exam will involve: a review of the written test informing the student on the correction criteria and, if receiving any clarifications by the student, deciding whether to modify the judgment; open questions in order to check the ability of synthesis of the  acquired knowledge; a discussion of parts of the reports of the exercises that the student has collected in a personal file to be produced at the time of the oral examination; the discussion is designed to verify the ability to apply the knowledge attained.

The purpose of this graduation of the analytical performance of the student is to ascertain the level of achievement of the expected learning outcomes above.

 

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Programma

 

Fondamenti di analisi del segnale geofisico; Propagazione delle onde sismiche nei materiali geologici, moduli di deformazione, comportamento alle interfacce; Prove sismiche a Rifrazione e Riflessione; Prove sismiche in Foro e Prove per onde superficiali; Problemi inversi in geofisica; Comportamento elettrico ed elettromagnetico dei materiali geologici, relazioni tra scheletro solido e matrice fluida; Metodi elettrici (ERT, Polarizzazione Indotta e Potenziali Spontanei); Metodi elettromagnetici (Dominio di tempo e frequenza, GPR). Escursione in campo dedicata all'uso della strumentazione  geofisica per prove sismiche. Escursione in campo dedicata all'uso della strumentazione  geofisica per prove elettriche.

Fundamentals of geophysical signal analysis; Seismic wave propagation in geological materials, deformation moduli and behavior at the interfaces; The use of seismic refraction, seismic reflection, boreholes seismic tests and surface wave tests will be addressed in detail; Inverse problems in geophysics; Electrical and electromagnetic behavior of geological materials, relations between the solid skeleton and the pore fluid; Electrical methods (ERT, Induced Polarization and spontaneous Potentials); Electromagnetic methods (time and frequency domain, GPR). Hike in the field dedicated to the use of geophysical equipment for seismic testing. Hike in the field dedicated to the use of geophysical instrumentation for electrical testing.

Testi consigliati e bibliografia

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Reynolds J.M. An Introduction to Applied Environmental Geophysics, Wiley & Sons, Baffins Lane, 1997. W.M. Telford, L.P. Geldart e R.E.Sheriff: Applied Geophysics, Cambridge University Press. Kearey, P., Brooks, M.: An Introduction to Geophysical Exploration, Blackwell, 2002. Appunti e slides del corso, eventuale materiale aggiuntivo.

Reynolds J.M. An Introduction to Applied Environmental Geophysics, Wiley & Sons, Baffins Lane, 1997. W.M. Telford, L.P. Geldart e R.E.Sheriff: Applied Geophysics, Cambridge University Press. Kearey, P., Brooks, M.: An Introduction to Geophysical Exploration, Blackwell, 2002.



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Orario lezioni

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Ultimo aggiornamento: 26/10/2020 16:48
Location: https://geologia.campusnet.unito.it/robots.html
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