روان شدن خاک خطرناک می تواند دور از کانون زلزله در شرایط زهکشی رخ دهد - دنیای فیزیک

بر خلاف عقل مرسوم، روان‌گرایی خاک در هنگام زلزله می‌تواند دور از کانون‌ها، در شرایط زه‌کشی و در سطوح چگالی انرژی لرزه‌ای نسبتاً پایین رخ دهد. یافته‌های یک تیم بین‌المللی از محققان می‌تواند به ما امکان ارزیابی و آمادگی بهتر برای خطرات زلزله را بدهد.

یکی از فاجعه بارترین و ناراحت کننده ترین مخاطرات مرتبط با زلزله، روان شدن خاک است. این زمانی اتفاق می افتد که لرزش لرزه ای به طور موقت فضای بین دانه های خاک را افزایش می دهد و باعث از بین رفتن استحکام می شود. خاک مانند یک مایع چسبناک رفتار می کند که وسایل نقلیه، ساختمان ها و سایر سازه ها می توانند در آن غرق شوند. در همان زمان، زیرساخت‌های مدفون مانند خطوط لوله می‌توانند روی سطح شناور شوند (شکل را ببینید). روانگرایی همچنین می تواند باعث گسترش و ترک خوردن زمین و حتی رانش زمین شود.

در حالی که روان شدن خاک می تواند یک اثر مخرب زلزله باشد، اما می تواند کاربردهای مفیدی داشته باشد. مهندسان عمران عمداً روان‌گرایی را القا می‌کنند تا کیفیت خاک را قبل از ساخت بهبود بخشند و خطر روان‌گرایی لرزه‌ای را به حداقل برسانند. این را می توان با انفجار، تراکم دینامیکی و ارتعاش فلوتاسیون انجام داد که شامل یک کاوشگر ارتعاشی بزرگ است.

شرایط زهکشی نشده

به طور سنتی، روانگرایی لرزه ای با شرایط زهکشی نشده (خاکی که به طور طبیعی آب را تخلیه نمی کند) در نزدیکی کانون زلزله ها همراه بوده است. با این حال، دانشمندان زمین‌شناسی همچنین مشاهده کرده‌اند که مایع‌گرایی دور از کانون زمین‌لرزه با سطوح پایین‌تری از انرژی لرزه‌ای رخ می‌دهد.

توضیح می دهد: «این یک سناریوی کاملاً رایج است شهر بن زیف، زلزله شناس دانشگاه عبری اورشلیم. به عنوان مثال، او خاطرنشان می کند: «بسیاری از رویدادهای روانگرایی که در طول توالی زمین لرزه معروف کانتربری 2010-2011 رخ داد که خسارت زیادی را در کرایست چرچ نیوزلند ایجاد کرد، در میدان دور، تحت ورودی چگالی انرژی لرزه ای بسیار کم رخ داد. "

برای درک اینکه چگونه این امکان پذیر است، Ben-Zeev و همکارانش هم شبیه سازی در مقیاس دانه و هم آزمایش های فیزیکی را روی پاسخ لایه های دانه های اشباع شده از آب و بدون چسبندگی به تکان های افقی انجام دادند. آزمایش‌های فیزیکی در یک جعبه شفاف انجام شد که در آن مجموعه‌ای از مبدل‌های فشار امکان اندازه‌گیری حرکت دانه و فشار منفذی را فراهم می‌کرد.

جریان مایع بینابینی

محققان دریافتند که حتی در شرایط زهکشی، لرزش لرزه ای می تواند جریان سیال بین بافتی را در خاک ایجاد کند که منجر به ایجاد شیب فشار منافذ اضافی و در نتیجه از دست دادن استحکام خاک می شود. مشاهده شد که مایع زهکشی شده به سرعت آشکار می شود - با حرکت در خاک یک جبهه تراکم با سرعتی که توسط سرعت تزریق انرژی لرزه ای محدود می شود.

Ben-Zeev توضیح می دهد: "مکانیسم زهکشی نشده کلاسیک به عنوان یک فرآیند تجمعی درک می شود، به عنوان مثال، فشار منافذ به تدریج در طول زمان افزایش می یابد." با این حال، او می افزاید: «در سناریوی تخلیه شده، فشار سریع و آنی تر است. بر این اساس، ما دریافتیم که پارامتر کنترلی برای روانگرایی زهکشی شده، توان لرزه ای (میزان تراکم انرژی لرزه ای ورودی به خاک) است.

تیم متذکر شد که یافته‌ها همچنین پیامدهایی برای چگونگی تفسیر ویژگی‌های زمین‌شناسی مرتبط با روان‌گرایی مرتبط با زمین‌لرزه‌های گذشته که با استفاده از ابزار لرزه‌نگاری اندازه‌گیری نشده‌اند، دارد.

بن‌زیف توضیح می‌دهد: «تصمیم‌گیری و رویه‌های سیاست‌گذاری در مورد آمادگی در برابر زلزله بر کاتالوگ‌های زلزله، عمدتاً بازه زمانی تکرار یک زلزله خاص در یک منطقه، متکی است. او خاطرنشان می کند که یکی از راه های ساخت کاتالوگ که به قبل از ثبت ابزار باز می گردد، بررسی تغییر شکل رسوبات نرم در رکوردهای زمین شناسی است.

او می‌گوید: «اگر شواهدی از رویدادهای روان‌گرایی خاک یافت شود، می‌توان پارامترهای حرکت زمین را که باعث روان‌گرایی می‌شوند محاسبه کرد و سپس فاصله و بزرگی کانون را محدود کرد. «مطالعه ما، که نشان داد مایع‌سازی را می‌توان تحت تکان‌هایی با شدت نسبتاً کم آغاز کرد، نیاز به بررسی مجدد حرکت زمین سرخپوشان که احتمالاً بیش از حد تخمین زده شده است را می‌طلبد.»

به طور کامل توضیح داده نشده است

الیور تیلور، مهندس ژئوتکنیک با ECS Limited کسی که در این مطالعه شرکت نداشت معتقد است که این کار قابل توجه است: «[بن-زیف و همکارانش] بینشی کامل از خاک‌هایی که خارج از رژیم زهکشی نشده کلاسیک مایع می‌شوند، ارائه می‌دهند. این چیزی است که در محل مشاهده شده است، اما با درک فعلی ما به طور کامل توضیح داده نشده است.

قطارهای باری پر سر و صدا می توانند به پیش بینی زمین لرزه های کالیفرنیا کمک کنند

با این حال، تیلور خاطرنشان می کند که این تیم تنها سست ترین شرایط خاک ممکن را روی یک شن یکنواخت غیر متراکم آزمایش کردند. او می‌افزاید: «مشکل در این مورد این است که تنها سناریوی «بدترین حالت» را ایجاد می‌کند که از آن نتایج «تأیید» می‌شوند – و ممکن است معرف شرایط درجا نباشد که در آن مایع‌گرایی با چگالی انرژی پایین وجود دارد. مشاهده شده".

مطالعه را "بسیار جالب" نامید چی یون وانگ - یک ژئوفیزیکدان کاربردی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی - اشاره می کند که "معلوم است که چرا [این] شبیه سازی تراکم پذیری خاک متخلخل را در نظر نگرفته است، با توجه به این که این خاک جزء اصلی ذخیره سازی خاک در عمق کم است. که تکامل فشار منافذ را کنترل می کند.

با تکمیل مطالعه اولیه خود، بن زیو و همکارانش از چارچوب نظری یکسانی برای کشف معمای این که چگونه روان شدن خاک می تواند بارها در یک مکان رخ دهد، استفاده کرده اند. انتظار نمی رود این اتفاق بیفتد زیرا قسمت اولیه باید خاک را متراکم کند و از روان شدن مجدد در آینده جلوگیری کند.

مطالعه در شرح داده شده است طبیعت ارتباطات.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/dangerous-soil-liquefaction-can-occur-away-from-earthquake-epicentres-in-drained-conditions/