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Supplemental material, 3th_response_to_the_Reviewer for Structural health monitoring of the Ferrara University before and after the 2012 Emilia (Italy) earthquake, and after the damage repairs by Maria Rosaria Gallipoli, Tony Alfredo Stabile, Giulia Massolino, Marco Mucciarelli, Nasser Abu Zeid, Leonardo Chiauzzi, Samuel Bignardi and Alessandro Rebez in Structural Health Monitoring

Supplemental material, damage_assessment_Corpo_B_English for Structural health monitoring of the Ferrara University before and after the 2012 Emilia (Italy) earthquake, and after the damage repairs by Maria Rosaria Gallipoli, Tony Alfredo Stabile, Giulia Massolino, Marco Mucciarelli, Nasser Abu Zeid, Leonardo Chiauzzi, Samuel Bignardi and Alessandro Rebez in Structural Health Monitoring

Supplemental material, Scheda_POLO_CORPO_B for Structural health monitoring of the Ferrara University before and after the 2012 Emilia (Italy) earthquake, and after the damage repairs by Maria Rosaria Gallipoli, Tony Alfredo Stabile, Giulia Massolino, Marco Mucciarelli, Nasser Abu Zeid, Leonardo Chiauzzi, Samuel Bignardi and Alessandro Rebez in Structural Health Monitoring

L’applicazione di tecniche geofisiche per l’esplorazione delle grotte paleolitiche è una pratica ancora rara, principalmente per le difficoltà riconducibili alla natura sedimentaria di questi contesti e alla quasi totale assenza di resti architettonici o comunque di manufatti facilmente rilevabili con metodi geofisici (Piro et al., 2000; Quarto et al., 2007). Queste condizioni caratterizzano anche i depositi del Pleistocene Superiore della grotta paleolitica di Fumane, in passato largamente investigati sia nella dimensione areale che verticale (Bartolomei et al., 1992). Proprio grazie a queste indagini preliminari, si è ritenuto possibile intraprendere una campagna di prospezione geofisica, preceduta da un rilevamento topografico con laser scanner e fotogrammetria, finalizzato alla costruzione di un modello digitale tridimensionale (Fig. 1). L’esplorazione del sottosuolo è stata condotta mediante Tomografia della Resistività Elettrica (ERT) e sismica passiva a stazione singola (HVSR) per comprendere la variazione spaziale dei corpi sedimentari e delle loro geometrie (Abu-Zeid et al., 2017; Bignardi et al., 2016). Quest’ultima tecnica è stata inoltre utilizzata anche per rilevare la possibile presenza di paleosuperfici, inferite sulla base di bruschi aumenti dell’impedenza acustica. I modelli tridimensionali ERT ottenuti hanno fornito immagini suggestive grazie alle quali è stata ricostruita la geometria dei depositi nei primi 2-2,5 metri, mentre i modelli di resistività Polo-Polo hanno permesso di mappare la topografia del substrato roccioso (Fig. 2), rilevata anche dall’analisi spettrale dei microtremori a circa 5 metri di profondità dalla superficie di calpestio (settembre 2013). Nello stesso tempo, è stata segnalata la presenza di un livello ad elevata Vs a circa 1 metro di profondità, correlato ad una paraconcordanza osservata sulla sezione principale dei depositi della cavità atriale. I risultati contribuiscono alla comprensione dei processi deposizionali di questo importante sito archeologico e a programmare future indagini a lungo termine, anche in relazione alla fruizione culturale., Sezione di Museologia Scientifica e Naturalistica, Vol 13 (2017): IV IAPP - Ferrara 2018

The idea to exploit the dispersive mechanism of surface waves as a probing tool for investigating subsurface structure was introduced about 30 years ago, and afterwards a very intense research field has developed. Currently many methods known generally as Surface Wave Methods exist, and are well established, most of them assuming layered or depth dependent ground models. In most cases the parallel layer assumption is correct because the soil structure is expected to negligibly depart from a layered structure at a typical surface testing scale for engineering and geotechnical purposes however to exploit the amount of information achievable, it is necessary to extend the research, relaxing at least one of the underlying model assumptions. Indeed in classical SWM’s, surface waves are assumed to be Rayleigh waves, this means that a parallel layered model has been implicitly assumed. As a consequence search for a soil model geometry other than the assumed one can only result in slight perturbations. The only possible deduction is that overcoming limitations of layered models requires to exploit P and S waves which are indeed general solutions of the elastodynamic problem. Geometry can then be retrived by a complete waveform inversion based on a forward model capable of successfully reproducing all of the features of the displacement field in presence of complex scattering phenomena. In this research effort an inversion approach has been introduced which exploits the Boundary Element Method as forward model. Such approach is appealing from a theoretical point of view and is computationally efficient. Although in the present work a monochromatic signal traveling in a system constituted by a layer over an half space was investigated, this method is suitable for any number of layers, and multi-frequency environments. The boundary element approach can be easily generalized to three-dimensional modeling; moreover viscoelasticity can be introduced by the elasticviscoelastic principle of correspondence. Finally BEM can be easily implemented for parallel computing architecture. Synthetic cases of high and low impedance Jump were investigated for typical SWM setups and a first example of application on real data was performed. Finally an elegant analytic form of the minimization flow named Adjoint Active Surfaces was obtained combining Computer Vision technique of Active surfaces and the Adjoint Field method.