Hoofd wetenschap

Geologie van bodemvervloeiing

Geologie van bodemvervloeiing
Geologie van bodemvervloeiing
Anonim

Bodemvervloeiing, ook wel aardbevingsvervloeiing genoemd , grondfalen of krachtverlies waardoor anderszins vaste grond zich tijdelijk gedraagt ​​als een stroperige vloeistof. Het fenomeen doet zich voor in met water verzadigde, niet-geconsolideerde bodems die worden beïnvloed door seismische S-golven (secundaire golven), die tijdens aardbevingen grondtrillingen veroorzaken. Hoewel aardbevingsschokken de bekendste oorzaak zijn van vloeibaarmaking, veroorzaken bepaalde constructiepraktijken, waaronder stralen en bodemverdichting en vibroflotatie (waarbij een vibrerende sonde wordt gebruikt om de korrelstructuur van de omliggende grond te veranderen), opzettelijk dit fenomeen. Slecht doorlatende fijnkorrelige bodems zoals zand-, slib- en grindbodems zijn het meest vatbaar voor liquefactie.

Granulaire bodems bestaan ​​uit een mix van grond en poriën. Wanneer een aardbevingsschok optreedt in drassige bodems, storten de met water gevulde poriënruimten in, waardoor het totale volume van de grond afneemt. Dit proces verhoogt de waterdruk tussen afzonderlijke grondkorrels en de korrels kunnen dan vrij bewegen in de waterige matrix. Dit verlaagt de weerstand van de grond tegen schuifspanning aanzienlijk en zorgt ervoor dat de massa van de grond de kenmerken van een vloeistof aanneemt. In vloeibare toestand vervormt de grond gemakkelijk en kunnen zware voorwerpen zoals constructies worden beschadigd door het plotselinge verlies van ondersteuning van onderaf.

Gebouwen die op losse grond zijn gebouwd, kantelen en kantelen gemakkelijk wanneer liquefactie optreedt, omdat de grond de fundering van de constructie niet langer ondersteunt. Daarentegen worden constructies die zijn verankerd aan gesteente of stijve gronden in gebieden die gevoelig zijn voor aardbevingen minder beschadigd, omdat er minder trillingen worden overgedragen door de fundering naar de structuur erboven. Bovendien hebben gebouwen die aan het gesteente zijn verankerd, een verminderd risico op kantelen en kantelen.

Een van de ernstigste periodes van liquefactie in de moderne tijd vond plaats in China tijdens de aardbeving in Tangshan in 1976. Sommige wetenschappers schatten dat een gebied van meer dan 2.400 km2 werd onderworpen aan ernstige liquefactie, wat bijdroeg tot de uitgebreide schade die heeft plaatsgevonden in het zuidelijke deel van de stad. De vloeibaarmaking van het zachte meersediment waarop centraal Mexico-Stad was gebouwd, versterkte de effecten van de aardbeving in 1985, waarvan het epicentrum honderden kilometers verderop lag. Bovendien veroorzaakte de vloeibaarmaking van de grond onder de Mission and Market-districten in San Francisco tijdens de aardbeving in 1906 verschillende constructies die instortten en instortten. Deze districten zijn gebouwd op slecht gevulde droogmakerijen en ondiepwatergebieden.

Liquefactie kan ook bijdragen aan zandstoten, ook wel bekend als zandpuisten of zandvulkanen. Zandstoten gaan vaak gepaard met het vloeibaar maken van zand- of slibbodem. Met het instorten van de korrelige structuur van de grond neemt de dichtheid van de grond toe. Deze verhoogde druk perst het water uit de poriënruimten tussen de grondkorrels en verdrijft nat zand uit de grond. Zandwolken zijn waargenomen in de nasleep van verschillende aardbevingen, waaronder de aardbevingen in New Madrid in 1811–12, de aardbeving in Tangshan in 1976, de aardbeving in San Francisco – Oakland in 1989 en de aardbevingen in Christchurch in 2010–11.

Daarnaast kan liquefactie ook aardverschuivingen veroorzaken. Bijvoorbeeld, tijdens de aardbeving in Alaska in 1964 veroorzaakte de vloeibaarmaking van een zanderige laag zachte klei onder Turnagain Heights, een buitenwijk van Anchorage, een aardverschuiving in de massa grond erboven die ongeveer 75 huizen verwoestte en de nutsvoorzieningen verstoorde.