Tärkein tiede

Maaperän nesteytysgeologia

Maaperän nesteytysgeologia
Maaperän nesteytysgeologia

Video: Maaperäskannauksella tietoa maasta uudella tasolla, Jussi Knaapi 2024, Saattaa

Video: Maaperäskannauksella tietoa maasta uudella tasolla, Jussi Knaapi 2024, Saattaa
Anonim

Maaperän nesteytyminen, jota kutsutaan myös maanjäristyksen nesteyttämiseksi, maanpoisto tai lujuuden menetys, joka saa muuten kiinteän maaperän käyttämään väliaikaisesti viskoosina nesteenä. Ilmiö esiintyy veden tyydyttyneillä tiivistämättömillä maaperäillä, joihin vaikuttavat seismiset S-aallot (toissijaiset aallot), jotka aiheuttavat maan tärinää maanjäristysten aikana. Vaikka maanjäristysisku on tunnetuin nesteyttämisen syy, tietyt rakennuskäytännöt, mukaan lukien räjäytys ja maaperän tiivistäminen ja vibroflotaatio (jossa värähtelyanturi muuttaa ympäröivän maaperän raerakennetta), tuottavat tämän ilmiön tarkoituksellisesti. Huonosti kuivatut hienorakeiset maaperät, kuten hiekka-, silta- ja soramaat, ovat nesteyttämiselle alttiimpia.

Rakeinen maaperä muodostuu sekoituksesta maaperän ja huokostilojen välillä. Kun vesimäräisissä maaperässä tapahtuu maanjäristysisku, vesipitoiset huokoset tiivistyvät, mikä vähentää maaperän kokonaistilavuutta. Tämä prosessi nostaa vesipainetta yksittäisten maajyvien välillä, ja jyvät voivat sitten liikkua vapaasti vetisessä matriisissa. Tämä vähentää huomattavasti maaperän vastustuskykyä leikkausrasituksille ja saa maaperän massan saamaan nesteen ominaisuudet. Nestemäisessä tilassaan maaperä deformoituu helposti ja raskaat esineet, kuten rakenteet, voivat vaurioitua yllättävän tuen menetyksen vuoksi alhaalta.

Rakennukset, jotka on rakennettu löysälle maapohjalle ja kallistuvat helposti nesteytysvaiheessa, koska maaperä ei enää tue rakenteiden perustaa. Sitä vastoin kallioperälle tai jäykälle maaperälle ankkuroituneet rakenteet maanjäristykselle alttiilla alueilla kärsivät vähemmän vaurioita, koska vähemmän tärinää siirtyy säätiön kautta yllä olevaan rakenteeseen. Lisäksi kallioperään ankkuroiduilla rakennuksilla on pienempi nousun ja kallistumisen riski.

Yksi nykyaikaisen vakavimmista nesteytystapauksista tapahtui Kiinassa Tangshanin maanjäristyksen aikana vuonna 1976. Jotkut tutkijat arvioivat, että yli 2400 neliökilometriä (noin 925 neliökilometriä) pinta-ala kärsi vakavasta nesteytyksestä, mikä osaltaan vahingot, jotka tapahtuivat kaupungin eteläosassa. Pehmeän järven sedimentin nesteyttäminen, jolle Meksikon keskusta rakennettiin, vahvistivat vuoden 1985 maanjäristyksen vaikutuksia, jonka keskuksessa oli satoja mailia. Lisäksi San Franciscon lähetys- ja markkinalueiden alla olevan maan nesteyttäminen vuoden 1906 maanjäristyksen aikana aiheutti useiden rakenteiden nousun ja romahtamisen. Nämä kaupunginosat rakennettiin huonosti täytetyille kosteille kosteikoille ja matalille vesialueille.

Nestemäinen neste voi myös vaikuttaa hiekkapuhaltuvuuksiin, joita kutsutaan myös hiekkakeittoiksi tai hiekkasulkaneiksi. Hiekkapuhaltelut seuraavat usein hiekkaisen tai silisen maaperän nesteytymistä. Maaperän rakeisen rakenteen romahtaessa maaperän tiheys kasvaa. Tämä lisääntynyt paine puristaa veden pois huokosetiloista maaperän jyvien välillä ja poistaa märän hiekan maasta. Hiekkapuhalteita on havaittu useiden maanjäristysten jälkeen, mukaan lukien New Madridin maanjäristykset vuosina 1811–1212, Tangshanin maanjäristys vuonna 1976, San Francisco – Oaklandin maanjäristys vuonna 1989 ja Christchurchin maanjäristykset vuosina 2010–11.

Lisäksi nesteyttäminen voi myös aiheuttaa maanvyörymiä. Esimerkiksi Alaskan maanjäristyksen aikana 1964 Anchoragen esikaupungissa Turnagain Heightsin alla sijaitsevan pehmeän savihiekkakerroksen nesteytys aiheutti maanvyöryn maanpinnassa, joka tuhosi noin 75 asuntoa ja hävisi yleishyödylliset palvelut.