Prova cross-hole¶

La prova cross-hole misura il tempo che le onde P e S impiegano ad andare da un foro sorgente a uno o più fori ricevitori, con sorgente e ricevitori alla stessa quota. Ripetuta a quote successive, dà un profilo delle velocità in cui ogni valore è quello di uno strato orizzontale attraversato dalle onde. Il riferimento tecnico è la norma ASTM D4428/D4428M.

In Downhole NX il cross-hole è un secondo tipo di prova: tracce, scelta dei tempi, parametri elastici, V_s,eq, stratigrafia, relazione, DXF, assistente e crediti sono gli stessi del downhole.

Quando si usa¶

Quando serve la velocità orizzontale degli strati a quote precise, senza il percorso obliquo del downhole e senza che gli strati superficiali entrino nei tempi profondi.
Quando gli strati sono sottili rispetto alla profondità ma non sottili rispetto alla distanza fra i fori: fra fori a 3 m uno strato di 50 cm viene scavalcato dall'onda rifratta (vedi Le quote segnate).
Con due ricevitori o più: la velocità d'intervallo fra due ricevitori elimina il ritardo del trigger ed è quella che la norma consiglia.

Nuova prova cross-hole¶

File → Nuova prova cross-hole crea un progetto con un foro sorgente S e due ricevitori R1 e R2 allineati a 3 m, verticali. Puoi anche cambiare il Tipo di prova nei Dati generali: le schede si adattano e i dati dell'altro tipo restano nel progetto, pronti se torni indietro.

Nel cross-hole la scheda Fori prende il posto della geometria del downhole; Tracce, Misure, Elaborazione, Stratigrafia e Relazione ci sono ancora, adattate alla prova.

I fori e il rilievo di deviazione¶

Nella scheda Fori scrivi per ogni foro il nome, il ruolo (una sola sorgente, uno o più ricevitori) e le coordinate della bocca in pianta, X e Y in metri in un riferimento locale. Sotto la tabella c'è il Ritardo del trigger t₀: l'istante del colpo rispetto all'inizio dei file. Si toglie ai tempi delle velocità dirette e si elide in quelle d'intervallo.

L'ordine dei ricevitori conta

Nei file a terne i ricevitori occupano i canali 1–3, 4–6, … (Z, X, Y) nell'ordine della tabella; il trigger è l'ultimo canale. Se aggiungi un ricevitore va in coda.

La Pianta dei fori, a destra, si ridisegna mentre scrivi: bocche, tracciati deviati (tratteggio) e distanze fra le bocche.

Scheda Fori di una prova cross-hole: tabella con S, R1 e R2, ruolo, coordinate e numero di punti di deviazione, ritardo del trigger di 12,5 ms e pianta dei fori con le distanze fra le bocche

Perché serve il rilievo¶

I fori non sono mai perfettamente verticali, e la velocità è la distanza divisa per il tempo: se la distanza è sbagliata, la velocità è sbagliata nella stessa proporzione. Un ricevitore a 3 m dalla sorgente che a 20 m si è allontanato di 60 cm è in realtà a 3,60 m: con lo stesso tempo di 18 ms, ignorando la deviazione si legge 167 m/s invece di 200, il 17 % in meno (caso 10 della Validazione). Un foro senza rilievo si considera verticale, e la relazione lo dichiara.

Importare o incollare il rilievo¶

Sotto la pianta, nella card Deviazioni dei fori, ogni foro ha la sua tabella: alla profondità verticale z il foro è spostato di Δx, Δy dalla bocca. Fra due punti lo spostamento si interpola, sotto l'ultimo resta quello dell'ultimo. Puoi scrivere i punti a mano, oppure premere Importa o incolla il rilievo:

scegli il Formato:
- z; Δx; Δy in metri — spostamenti dalla bocca in metri;
- z [m]; Δx; Δy in millimetri — come li danno le sonde inclinometriche;
- Lunghezza; inclinazione; azimut — una riga per stazione: lunghezza misurata lungo il foro [m], inclinazione dalla verticale [°], azimut [°];
incolla le righe nel riquadro, oppure scegli un file .csv, .txt o .dat (si legge nel browser, senza caricarlo);
premi Anteprima: vedi i punti calcolati e le righe che non si leggono, con il motivo;
Applica al foro mette i punti nella tabella del foro; si salvano con Salva.

Separatori ammessi: punto e virgola, tabulazione, virgola o spazi; la virgola decimale va bene. Una prima riga con i nomi delle colonne si salta, e anche la riga della bocca (0; 0; 0).

Con azimut e inclinazione scegli anche:

il Metodo: Curvatura minima (fra due stazioni il foro è un arco di circonferenza; è il metodo usuale) o Tangente bilanciata (metà tratto con la direzione della stazione sopra, metà con quella sotto);
da che cosa si misura l'azimut: dal Nord, in senso orario, oppure dall'Asse x del sito verso y;
con il nord, l'Azimut dell'asse x del sito: 90° se l'asse x guarda a est (allora y guarda a nord).

I punti si calcolano alle profondità verticali. Se il rilievo non ha una stazione alla bocca, il primo tratto parte dalla bocca con la direzione della prima stazione.

Importazione del rilievo per azimut e inclinazione: formato, metodo della curvatura minima, azimut dal nord con l'asse x a 90°, testo incollato, anteprima di cinque punti alle profondità verticali e una riga non letta con il motivo

Millimetri letti come metri

Una riga in cui lo spostamento è più grande della profondità non viene letta: quasi sempre sono millimetri con il formato in metri. Lo stesso per un'inclinazione oltre 60° (colonne scambiate o un'unità diversa). L'anteprima le elenca prima che entrino nel progetto.

Rilievo di R1 da un file in millimetri: le righe 10 m / 100 mm / −50 mm e 25 m / 350 mm / −100 mm diventano 0,10 e 0,35 m nell'anteprima

Tracce e tempi¶

La scheda Tracce si usa come nel downhole (vedi Tracce e scelta dei tempi): carichi i file SEG-2, uno per quota e battuta («10m P», «10m S1», «10m S2»), e l'app li raggruppa per quota. Nel cross-hole c'è in più la vista Ricevitori: una quota, una traccia per ricevitore in ordine di distanza dalla sorgente, con la distanza vera scritta accanto (d = 3,05 m).

È l'unica vista in cui una traccia appartiene a un ricevitore, e quindi è lì che si scelgono i tempi: Scegli Tp e Scegli Ts, poi un clic sulla traccia. Componente sceglie il canale da guardare: in automatico Z per le P e X per le S.

Vista Ricevitori della scheda Tracce: quota 10 m, onde S, le tracce di R1 (d = 3,05 m) e R2 (d = 5,9 m) con i tempi scelti 19,4 e 25,7 ms

Il controllo a vista

In ordine di distanza i primi arrivi di una quota devono stare su una retta. Un ricevitore fuori retta ha un tempo sbagliato, oppure lì arriva prima un'onda rifratta.

Proponi i tempi propone i primi arrivi per ogni quota e ogni ricevitore. I ricevitori oltre il più vicino si propongono per correlazione fra ricevitori: il tempo del più vicino più il ritardo che fa coincidere le due forme d'onda. È il modo di misurare bene la differenza di tempo, cioè la velocità d'intervallo, anche quando l'inizio dell'onda è poco netto. I tempi dubbi sono marcati «?» e vanno guardati; un tempo scelto a mano non viene toccato, salvo che tu chieda di sostituirlo.

Le onde P fra fori vicini

Fra fori a 3 m le onde P viaggiano in 1–2 ms. Con tracce campionate a 8 kHz la lettura dell'inizio può sbagliare di qualche decimo di millisecondo, e la velocità diretta al primo ricevitore ne risente. La norma chiede 20–50 kHz. I tempi cross-hole si scrivono a 0,01 ms.

Misure¶

La scheda Misure ha una riga per quota, con T_p e T_s per ogni ricevitore in millisecondi dall'inizio dei file (il ritardo del trigger lo toglie il calcolo) e, con il peso di volume assegnato a mano, γ. Una cella vuota è un tempo non letto. Sotto, in sola lettura, le distanze vere alla quota e le velocità dirette.

Scheda Misure di una prova cross-hole: tempi per quota con Tp e Ts di R1 e R2, pulsanti Aggiungi riga e Incolla da foglio di calcolo

I tempi arrivano in tre modi:

dalla scheda Tracce con Porta i tempi scelti (la striscia in alto lo propone quando ci sono tempi da portare, e avvisa se sostituirebbe tempi già scritti);
digitati;
con Incolla da foglio di calcolo: colonne quota, T_p R1, T_s R1, T_p R2, T_s R2… nell'ordine dei ricevitori della tabella, γ facoltativa in fondo. Tabulazione (Excel, LibreOffice), punto e virgola o virgola; virgola decimale ammessa; cella vuota o «-» = non letto. Anteprima mostra le quote lette e le righe scartate con il motivo; Applica alla tabella sostituisce le righe della tabella. Se incolli un blocco di celle direttamente nella tabella si apre la stessa anteprima.

Anteprima dell'incolla da foglio di calcolo: tre quote lette con i tempi di R1 e R2 (a 3 m R2 non letto) e una riga scartata perché la quota «n.d.» non è un numero

Elaborazione¶

Per ogni quota l'app calcola:

la distanza vera fra sorgente e ricevitore, dai punti deviati dei fori alla quota;
la velocità diretta sorgente → ricevitore, V = d / (t − t₀);
la velocità d'intervallo fra due ricevitori consecutivi in ordine di distanza, V = (d₂ − d₁) / (t₂ − t₁): il ritardo del trigger si elide. Vale per fori circa allineati, come prescrive la norma;
la velocità adottata: la media degli intervalli se ce ne sono, altrimenti la diretta del ricevitore più vicino;
i parametri elastici dinamici (γ, ν, G, E_d, E, E_v) con le stesse formule del downhole;
la V_s,eq fra le due profondità scelte: ogni quota rappresenta lo strato compreso fra le metà delle distanze dalle quote vicine, il primo parte dal piano campagna, l'ultimo si prolunga fino a H se la prova è più corta, e lo si dichiara.

Il Profilo delle velocità per quota mostra V_s e V_p adottate (linea), dirette e d'intervallo (punti), e le fasce delle quote segnate.

Profilo delle velocità per quota: Vs e Vp adottate, dirette e d'intervallo, con le fasce rosa delle quote «possibile rifratta» e gialle delle quote «incoerente»

Le quote segnate¶

La tabella Velocità per quota riporta dirette, intervalli e adottate, e nella colonna Avvisi le sigle:

Sigla	Significato	Che cosa fare
R·P, R·S	possibile rifratta: con il profilo ottenuto, l'onda rifratta lungo uno strato più veloce vicino arriverebbe prima della diretta a uno dei ricevitori	la velocità misurata può essere quella dello strato veloce, non della quota: guarda le tracce in vista Ricevitori (in distanza la rifratta ha la pendenza dello strato veloce), e se è così non usare quella velocità senza conferma
I·P, I·S	incoerente: le velocità delle coppie della quota (S → R1, S → R2, R1 → R2) differiscono oltre il 15 %	ricontrolla i tempi della quota e il ritardo del trigger; spesso è la diretta al primo ricevitore, che dipende dalla lettura dell'inizio e da t₀

Vicino a un contrasto di velocità il controllo della rifratta segna una quota in più, mai una in meno: è voluto. Le quote segnate restano nel calcolo e nella V_s,eq (che usa le velocità adottate di tutte le quote): guardale prima di firmare.

Tabella Velocità per quota: per ogni quota Vp e Vs dirette verso R1 e R2, d'intervallo R1 → R2, adottate e le sigle R·P, R·S, I·P, I·S nella colonna Avvisi, con le righe colorate

Relazione e DXF¶

La scheda Relazione funziona come nel downhole (vedi Relazione, DXF e crediti). Per il cross-hole la relazione contiene i cenni teorici della prova, i dati di input (fori, deviazioni, pianta, misure), l'elaborazione per quota (distanze, velocità dirette e d'intervallo, adottate, quote segnate con le avvertenze, profilo, parametri, V_s,eq), la stratigrafia e il blocco Codice di calcolo. Le tavole DXF sono pianta, profilo e colonna.

Generare il Word ed esportare il DXF costano crediti come nel downhole; elaborazione, grafici e anteprima sono gratuiti.

Assistente¶

L'assistente legge progetto e risultati del cross-hole (le quote segnate con il motivo) e scrive nel progetto, come nel downhole, solo ciò che gli chiedi:

i fori (nome, ruolo, coordinate della bocca) e il ritardo del trigger: i fori che non nomina restano come sono;
la deviazione di un foro come tabella z, Δx, Δy in metri; per un rilievo in azimut e inclinazione ti chiede di importarlo dalla scheda Fori, che lo calcola;
i tempi per quota e ricevitore: aggiunge quote e tempi, non cancella, e un valore già scritto e diverso resta finché non gli dici di sostituirlo;
la proposta dei tempi sulle tracce e il loro passaggio nelle misure, con le stesse regole dei pulsanti.

Non elimina nulla: fori, quote e tempi li togli tu. Ogni messaggio costa crediti.

Limiti¶

Strati sottili rispetto alla distanza fra i fori: l'onda rifratta li scavalca, e la quota risulta segnata.
Fori non allineati nel metodo intervallo: la differenza delle distanze è il tratto fra i ricevitori solo se stanno sullo stesso raggio dalla sorgente.
Fori senza rilievo: si assumono verticali (il caso 10 mostra quanto pesa). Sotto l'ultimo punto del rilievo lo spostamento resta quello dell'ultimo punto.
Il metodo della curvatura minima è esatto su un arco di circonferenza; su un foro quasi verticale con l'azimut che gira sbaglia di frazioni di millimetro (caso 14).
L'anisotropia (V_s orizzontale contro verticale) non è trattata.
Le proposte dei tempi sono proposte: le onde S reggono anche fra fori vicini, le P dipendono dal campionamento.
Come nel downhole: moduli dinamici, a piccole deformazioni; la categoria di sottosuolo resta al progettista.

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