GEORADAR

per indagini non distruttive del sottosuolo e di strutture

Georadar: strumento di analisi per indagini non distruttive del sottosuolo e di strutture.

Il georadar o Ground Penetrating Radar (GPR) è una tecnica di indagine geofisica non distruttiva che utilizza impulsi elettromagnetici per individuare ciò che si trova celato in un materiale. Per questo è considerato il metodo più efficace a nostra disposizione per studiare, analizzare e controllare il sottosuolo ma anche altri tipi di materiali come opere architettoniche, beni culturali, strutture civili in cemento, muratura, gallerie, massicciate ferroviarie e pavimentazioni stradali.

In linea di principio la tecnica di funzionamento del georadar è simile a quella della sismica a riflessione. Ma per esplorare il sottosuolo, invece delle onde acustiche, si utilizzano impulsi elettromagnetici a varia frequenza, tipicamente da 10 a 3000 MHz. Le onde elettromagnetiche sono emesse da un dipolo trasmittente mentre un dipolo ricevente rileva gli echi che vengono riflessi quando si incontrano delle discontinuità di materiale nel mezzo investigato. In altri termini il georadar sfrutta il principio fisico della variazione di valore dielettrico nei materiali. Queste variazioni generano dagli echi, attraverso l’analisi dei quali è possibile rivelare la posizione di queste discontinuità.

Il georadar rileva più facilmente quando è maggiore la differenza nelle proprietà elettromagnetiche dei materiali (quindi l’eco generato è più forte), ma in generale può essere utilizzato efficacemente per localizzare e mappare una grande varietà di oggetti, sia metallici che non. Se i metalli sono i target ideali (ad esempio le armature nel cemento), il georadar può rilevare un’ampia varietà di materiali a condizione che vi sia una differenza di costante dielettrica tra il target da rilevare e il materiale circostante in cui è immerso. Proprio per la capacità di rilevare ogni disomogeneità nel sottosuolo e identificare e mappare le aree scavate o le aree di riempimento e qualsiasi altra modificazione del terreno, il georadar è molto efficace nella rilevazione di:

metallo
plastica
cambiamenti negli strati del suolo e nelle caratteristiche geologiche
calcestruzzo, cemento e muratura
cavità o vuoti
presenza di acqua e perdite da tubazioni.

Rispetto ad altre tecniche non distruttive, come la termografia a infrarossi, gli ultrasuoni o le microonde, il georadar offre un potere di penetrazione maggiore e quindi è in grado di individuare difetti o deterioramenti del calcestruzzo a profondità più rilevanti.

Come funziona il georadar

I georadar sono costruiti per misurare gli echi di riflessione delle onde elettromagnetiche (EM). Ciò significa che, una volta che il segnale EM è emesso dal trasmettitore (Tx), questo viaggia nel materiale e quando l’onda incontra un target una parte di esso viene riflesso e registrato dal ricevitore (Rx). Il tempo impiegato dall’onda EM per viaggiare dal Tx al riflettore e tornare all’Rx è noto come tempo di viaggio di andata e ritorno. Quindi, la velocità di propagazione dell’onda elettromagnetica gioca un ruolo importante nell’analisi dei dati georadar, perché consente la conversione del dato temporale in dato di distanza. L’onda EM si propaga a velocità diversa in mezzi diversi, a seconda delle loro proprietà fisiche (dielettriche) e il georadar rileva queste differenze.

Esistono due tipologie costruttive di georadar: monostatica o bistatica. La differenza è che nel primo si usa la stessa antenna per la trasmissione e la ricezione ed i dipoli Tx e Rx coincindono; nel secondo caso (il modo bistatico) si ha una distanza costante tra i due dipoli, che possono essere alloggiati nella stessa struttura o in due separate (come ad esempio succede con antenne a bassa frequenza).

Le frequenze più alte forniscono una risoluzione più alta; tuttavia, la profondità di penetrazione è limitata. Al contrario, una frequenza più bassa fornisce una maggiore profondità di penetrazione, anche se a una risoluzione inferiore. La scelta della frequenza delle antenne dipende dallo scopo dell’indagine georadar, quindi dal dettaglio (o risoluzione) e dalla profondità.

Vantaggi e limiti del georadar

Il georadar è una tecnica di rilevamento efficace perché rappresenta un mezzo rapido per ottenere informazioni sulla composizione del sottosuolo o di un materiale. Tuttavia sono da tener ben presenti quali sono i limiti fisici e tecnici per ottenere i risultati migliori e attendibili.

I suoi numerosi vantaggi includono:

analisi non distruttiva e speditiva
può prevenire le problematiche già in fase di costruzione
minimizza rischi legati alla sicurezza
ottimizza le operazioni di scavo
stima accurata della profondità e delle dimensioni degli oggetti
adatto per la scansione anche di grandi aree
dati che possono essere interpretati sia in tempo reale o elaborati successivamente
uso per batimetria su laghi e fiumi
tecnologia veloce, sicura e con costi inferiore ad altre metodologie di indagine o di scavo.

A fronte di questi numerosi vantaggi esistono dei limiti tecnici e fisici. La profondità di indagine si riduce in determinate condizioni del terreno come suoli fortemente argillosi, saturi d’acqua o altamente conduttivi. Se usato come strumento batimetrico può lavorare solo in acqua dolce. Infatti, l’acqua dolce non rappresenta un problema per il georadar mentre l’acqua ad alto contenuto di minerali (es. acqua di mare) attenua il segnale rendendolo un mezzo inadatto. Se gli oggetti metallici sono facili da rilevare, perché riflettono molto è anche vero che il segnale georadar non può attraversare gli oggetti metallici (tombini, lastre metalliche,…)

Il georadar resta un metodo di indagine geofisica versatile, può andare dal calcestruzzo alle analisi su ghiacciai, e resta indispensabile in determinati contesti. Tuttavia, come per qualsiasi metodo geofisico, è utile comprenderne i limiti e adottare tecniche geofisiche complementari. Affidarsi a tecnici esperti è una condizione fondamentale per trarre il massimo vantaggio da questo strumento.

Codevintec con 50 anni di esperienza di quasi nel campo della alta tecnologia per le Scienze della Terra e del Mare, può fornire consulenza tecnica di alto profilo. Di fatto l’azienda è stata la prima a introdurre la tecnologia del georadar in Italia già nel 1984 e continua a supportare Enti pubblici e privati nella scelta e nell’uso dei migliori strumenti esistenti sul mercato sia con servizi di vendita, noleggio ma anche di consulenza e di training.

I nostri georadar