危険な土壌の液状化は、地震の震源地から離れた排水された状況で発生する可能性があります – Physics World

従来の通念に反して、地震時の土壌の液状化は、震源地から離れた場所、排水された状態、比較的低い地震エネルギー密度レベルで発生する可能性があります。 国際研究者チームによる発見により、地震の危険性をより適切に評価し、備えることが可能になる可能性がある。

地震関連の危険の中で最も壊滅的で不安を引き起こすものの XNUMX つは、土壌の液状化です。 これは、地震の揺れによって個々の土粒子間の空間が一時的に増加し、堅固さが失われるときに発生します。 土壌は粘稠な液体のように振る舞い始め、車両、建物、その他の構造物がその中に沈む可能性があります。 同時に、パイプラインなどの埋設インフラが地上に「浮上」する可能性があります（図を参照）。 液状化は地面の広がりや亀裂を引き起こし、地滑りを引き起こす可能性もあります。

土壌の液状化は地震によって壊滅的な影響を与える可能性がありますが、有用な応用例も考えられます。 土木技術者は、建設前に地盤の質を改善し、地震による液状化のリスクを最小限に抑えるために、意図的に液状化を引き起こします。 これは、ブラスト、動的圧縮、および大型振動プローブを使用するバイブロフローテーションによって実行できます。

排水されていない状態

伝統的に、地震による液状化は、地震の震源近くの非排水条件（自然に水が排出されない土壌）と関連付けられてきました。 しかし、地球科学者は、震源から離れた場所で、より低いレベルの地震エネルギーで液状化が発生していることも観察しています。

「これは非常に一般的なシナリオです」と説明します。 シャハール・ベン・ジーヴ、エルサレムのヘブライ大学の地震学者。 たとえば、彼は次のように述べています。「ニュージーランドのクライストチャーチに甚大な被害をもたらした、2010年から2011年の有名なカンタベリー地震シーケンス中に発生した液状化現象の多くは、非常に低い地震エネルギー密度入力の下で遠方界で発生した」 」

これがどのようにして可能なのかを理解するために、Ben-Zeev らは粒子スケールのシミュレーションと、水で飽和した凝集性のない粒子の層の水平方向の揺れに対する反応についての物理実験の両方を行いました。 物理実験は透明な箱の中で行われ、その中で一連の圧力変換器によって粒子の動きと間隙圧力の両方を測定することができました。

間質液の流れ

研究者らは、たとえ排水された状態であっても、地震の揺れが土壌内の間質液の流れを引き起こし、過剰な間隙水圧勾配の蓄積につながり、その結果、土壌の強度が失われる可能性があることを発見した。 排水された液状化は、地震エネルギー注入率によって制限された速度での圧縮フロントの土壌中を移動することによって誘導され、急速に展開することが観察されました。

「古典的な非排水メカニズムは、累積的なプロセスとして認識されています。つまり、間隙圧力は時間の経過とともに徐々に上昇します」と Ben-Zeev 氏は説明します。 ただし、彼は次のように付け加えています。「排水シナリオでは、加圧は急速かつ瞬間的に行われます。 したがって、排水液状化の制御パラメータは地震力（地盤に入力される地震エネルギー密度の割合）であることがわかりました。」

研究チームは、この発見は、地震計を使って測定されていない過去の地震に関連した液状化関連の地質学的特徴をどのように解釈するかにも影響を与えると指摘した。

「地震への備えに関する意思決定と政策決定の手順は、主に地域における特定のマグニチュードの地震の再発時間間隔などの地震カタログに依存しているとベンジーブ氏は説明します。 機器の記録より前に遡ってカタログを作成する XNUMX つの方法は、地質学的記録における軟質堆積物の変形を調べることだと彼は指摘します。

「土壌液状化現象の証拠が見つかれば、液状化を引き起こした地震動パラメータを計算し、震源距離と震源規模を制限することが可能になります」と彼は言う。 「私たちの研究は、比較的低い強度の揺れでも液状化が始まる可能性があることを示しており、過大評価されている可能性のある古地動の再検討が求められています。」

十分に説明されていない

オリバー・テイラー、地質工学エンジニア ECSリミテッド この研究には関与していないが、この研究は重要であると信じている。 これは現場で観察されているものですが、現在の理解では完全には説明されていません。」

騒音のある貨物列車はカリフォルニアの地震を予測するのに役立つ可能性がある

しかし、テイラー氏は、チームは圧縮されていない均一な砂の上で可能な限り緩い土壌条件のみをテストしたと指摘している。 「これの問題点は、結果が『検証』される『最悪の』シナリオを作成するだけであり、低エネルギー密度の液化が起こった現場の状況を表していない可能性があることです」と彼は付け加えた。観察された」。

この研究は「非常に興味深い」と述べ、 ワン・チーユエン カリフォルニア大学バークレー校の応用地球物理学者は、「多孔質土壌が浅い深さでの土壌の貯蔵の主要な要素であることを考えると、なぜシミュレーションで多孔質土壌の圧縮性が考慮されなかったのかは不明である」と指摘しています。それが間隙圧力の変化を制御します。」

最初の研究が完了した後、Ben-Zeev と彼の同僚は、同じ理論的枠組みを使用して、土壌の液状化がどのようにして同じ場所で何度も発生するのかという謎を調査してきました。 最初のエピソードで土壌が緻密になり、将来の再液状化が防止されるはずなので、これは起こらないと予想されます。

研究はで説明されています 自然 通信部.

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
• プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
• プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://physicsworld.com/a/dangerous-soil-liquefaction-can-occur-away-from-earthquake-epicentres-in-drained-conditions/