Le prospezioni sismiche a rifrazione sono considerate valide metodologie d’indagine indiretta per la ricostruzione della stratigrafia bidimensionale del sottosulo e per la caratterizzazione fisico-meccanica dei materiali presenti.

Il metodo della rifrazione consiste nel generare artificialmente onde elastiche longitudinali (P) o trasversali (Sh) in predeterminati punti della superficie (Shot), e nel misurare e il tempo impiegato di propagazione dalla sorgente a ricevitori (Geofoni) opportunamente posizionati sul terreno.

Il fondamento teorico di tale applicazione risiede nel fatto che le velocità e le direzioni di propagazione dei raggi sismici generati sono strettamente dipendenti dalle caratteristiche fisico-meccaniche dei diversi materiali attraversati e dalla presenza di eventuali superfici di discontinuità separanti formazioni a diverso comportamento dal punto di vista elasto-meccanico.

I più recenti metodi di elaborazione del dato sismico consentono di ricostruire la morfologia sepolta di più rifrattori sovrapposti, variamente "accidentati" e con velocità variabili lungo il profilo, anche in presenza di morfologie di superficie non piane. La buona precisione raggiungibile consente talora di elevare la prospezione sismica da semplice valutazione qualitativa a supporto quantitativo dell'indagine geognostica.

Il metodo della tomografia sismica, infine, è una tecnica d’indagine che permette l’individuazione di anomalie nella velocità di propagazione delle onde sismiche con un alto potere risolutivo, offrendo la possibilità di ricostruire variazioni e discontinuità stratigrafiche anche particolarmente complesse. Questa tecnica fornisce l’immagine della variabilità della velocità delle onde sismiche sotto la superficie, in relazione ai tempi di primo arrivo (come nella normale sismica a rifrazione) e alla geometria di acquisizione. E’ in questo modo possibile ricostruire un modello che viene affinato attraverso successive iterazioni.