Κύριος επιστήμη

Γεωλογία υγροποίησης εδάφους

Γεωλογία υγροποίησης εδάφους
Γεωλογία υγροποίησης εδάφους

Βίντεο: Προφίλ | Ο Καθηγητής Γεωλογίας Παν/μίου Πατρών Αβρ. Ζεληλίδης | Ολόκληρη εκπομπή 2024, Ιούνιος

Βίντεο: Προφίλ | Ο Καθηγητής Γεωλογίας Παν/μίου Πατρών Αβρ. Ζεληλίδης | Ολόκληρη εκπομπή 2024, Ιούνιος
Anonim

Η υγροποίηση του εδάφους, που ονομάζεται επίσης σεισμική υγροποίηση, αστοχία του εδάφους ή απώλεια αντοχής που προκαλεί αλλιώς συμπαγές έδαφος να συμπεριφέρεται προσωρινά ως ιξώδες υγρό. Το φαινόμενο συμβαίνει σε κορεσμένα με νερό μη στερεοποιημένα εδάφη που επηρεάζονται από σεισμικά κύματα S (δευτερεύοντα κύματα), τα οποία προκαλούν δονήσεις στο έδαφος κατά τη διάρκεια σεισμών. Αν και το σεισμό είναι η πιο γνωστή αιτία υγροποίησης, ορισμένες κατασκευαστικές πρακτικές, όπως η ανατίναξη και η συμπύκνωση του εδάφους και η δόνηση (η οποία χρησιμοποιεί έναν δονητικό ανιχνευτή για να αλλάξει τη δομή των κόκκων του γύρω εδάφους), προκαλεί σκόπιμα αυτό το φαινόμενο. Τα αραιά στραγγιζόμενα εδάφη, όπως τα αμμώδη, αργιλώδη και χαλικώδη εδάφη είναι τα πιο ευαίσθητα στην υγροποίηση.

Τα κοκκώδη εδάφη αποτελούνται από ένα μείγμα χώματος και πόρων. Όταν συμβαίνει σεισμός σε υδάτινα εδάφη, οι χώροι πόρων γεμάτοι με νερό καταρρέουν, γεγονός που μειώνει τον συνολικό όγκο του εδάφους. Αυτή η διαδικασία αυξάνει την πίεση του νερού μεταξύ των επιμέρους κόκκων του εδάφους και οι κόκκοι μπορούν στη συνέχεια να κινούνται ελεύθερα στην υδαρή μήτρα. Αυτό μειώνει ουσιαστικά την αντίσταση του εδάφους στη διάτμηση και προκαλεί στη μάζα του εδάφους να λάβει τα χαρακτηριστικά ενός υγρού. Στην υγροποιημένη του κατάσταση, το έδαφος παραμορφώνεται εύκολα και βαριά αντικείμενα όπως δομές μπορεί να υποστούν ζημιά από την ξαφνική απώλεια στήριξης από κάτω.

Κτίρια κατασκευασμένα σε χαλαρό έδαφος και γέρνουν εύκολα όταν συμβαίνει υγροποίηση, καθώς το έδαφος δεν υποστηρίζει πλέον τα θεμέλια των κατασκευών. Αντίθετα, οι δομές που είναι αγκυροβολημένες σε βράχια ή άκαμπτα εδάφη σε περιοχές με επιρρεπή σε σεισμό υποφέρουν λιγότερες ζημιές, επειδή λιγότεροι κραδασμοί μεταδίδονται μέσω του θεμέτρου στην παραπάνω δομή. Επιπλέον, τα κτίρια που είναι αγκυροβολημένα στο βράχο έχουν μειωμένο κίνδυνο προσγείωσης και κλίσης.

Ένα από τα πιο σοβαρά επεισόδια υγροποίησης στη σύγχρονη εποχή εμφανίστηκε στην Κίνα κατά τη διάρκεια του σεισμού στο Tangshan του 1976. Ορισμένοι επιστήμονες εκτιμούν ότι μια περιοχή άνω των 2.400 τετραγωνικών χιλιομέτρων (περίπου 925 τετραγωνικά μίλια) υπέστη σοβαρή υγροποίηση, η οποία συνέβαλε στην εκτεταμένη ζημιές που σημειώθηκαν στο νότιο τμήμα της πόλης. Η υγροποίηση του ιζήματος της μαλακής λίμνης πάνω στο οποίο χτίστηκε το κέντρο της Πόλης του Μεξικού ενίσχυσε τις επιπτώσεις του σεισμού του 1985, το επίκεντρο του οποίου βρισκόταν εκατοντάδες μίλια μακριά. Επιπλέον, η υγροποίηση του εδάφους κάτω από τις περιοχές αποστολής και αγοράς στο Σαν Φρανσίσκο κατά τη διάρκεια του σεισμού του 1906 προκάλεσε τη δημιουργία και την κατάρρευση αρκετών κατασκευών. Αυτές οι περιοχές χτίστηκαν σε ανεπαρκώς ανακτημένους υγρότοπους και ρηχά νερά.

Η υγροποίηση μπορεί επίσης να συμβάλει σε χτυπήματα άμμου, τα οποία είναι επίσης γνωστά ως βράχοι άμμου ή ηφαίστεια άμμου. Τα χτυπήματα άμμου συχνά συνοδεύουν την υγροποίηση αμμώδους ή αργού εδάφους. Με την κατάρρευση της κοκκώδους δομής του εδάφους, η πυκνότητα του εδάφους αυξάνεται. Αυτή η αυξημένη πίεση συμπιέζει το νερό από τους πόρους μεταξύ των κόκκων του εδάφους και αποβάλλει την υγρή άμμο από το έδαφος. Έχουν παρατηρηθεί χτυπήματα άμμου μετά από αρκετούς σεισμούς, όπως οι σεισμοί στη Νέα Μαδρίτη του 1811–12, ο σεισμός Tangshan του 1976, ο σεισμός του Σαν Φρανσίσκο – Όκλαντ του 1989, και οι σεισμοί στο Christchurch του 2010–11.

Επιπλέον, η υγροποίηση μπορεί επίσης να προκαλέσει κατολισθήσεις. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια του σεισμού της Αλάσκας του 1964, η υγροποίηση ενός αμμώδους στρώματος μαλακού αργίλου κάτω από το Turnagain Heights, ένα προάστιο του Άνκορατζ, προκάλεσε κατολίσθηση στη μάζα του εδάφους πάνω από το οποίο κατέστρεψε περίπου 75 σπίτια και διέκοψε τις υπηρεσίες κοινής ωφέλειας.