Drenajlı koşullarda deprem merkez üslerinden uzakta tehlikeli zemin sıvılaşması meydana gelebilir - Fizik Dünyası

Geleneksel inanışın aksine, depremler sırasında zemin sıvılaşması merkez üslerinden uzakta, drenajlı koşullarda ve nispeten düşük sismik enerji yoğunluğu seviyelerinde meydana gelebilir. Uluslararası bir araştırma ekibinin bulguları, deprem tehlikelerini daha iyi değerlendirmemize ve bunlara hazırlanmamıza olanak sağlayabilir.

Depremle ilgili tehlikelerin en yıkıcı ve rahatsız edici olanlarından biri zemin sıvılaşmasıdır. Bu, sismik sarsıntının bireysel toprak taneleri arasındaki boşluğu geçici olarak arttırması ve sağlamlık kaybına neden olması durumunda meydana gelir. Toprak, araçların, binaların ve diğer yapıların içine batabileceği viskoz bir sıvı gibi davranmaya başlar. Aynı zamanda boru hatları gibi gömülü altyapılar da yüzeye “yüzebilir” (şekle bakın). Sıvılaşma ayrıca zeminin yayılmasına ve çatlamasına neden olabilir ve hatta heyelanları tetikleyebilir.

Zemin sıvılaşması bir depremin yıkıcı etkisi olsa da faydalı uygulamalara da sahip olabilir. İnşaat mühendisleri, inşaat öncesinde toprak kalitesini iyileştirmek ve sismik sıvılaşma riskini en aza indirmek için bilinçli olarak sıvılaşmayı teşvik eder. Bu, büyük bir titreşimli prob içeren patlatma, dinamik sıkıştırma ve vibroflotasyon yoluyla yapılabilir.

Drenajsız koşullar

Geleneksel olarak sismik sıvılaşma, depremlerin merkez üsleri yakınındaki drenajsız koşullarla (doğal olarak su drenajı olmayan toprak) ilişkilendirilir. Bununla birlikte, yerbilimciler ayrıca merkez üssünden uzakta daha düşük sismik enerji seviyelerinde sıvılaşmanın meydana geldiğini de gözlemlediler.

"Bu oldukça yaygın bir senaryo" diye açıklıyor Şahar Ben-ZeevKudüs İbrani Üniversitesi'nden bir sismolog. Örneğin, şunları belirtiyor: "Yeni Zelanda'nın Christchurch şehrinde muazzam miktarda hasara neden olan ünlü Canterbury 2010-2011 deprem dizisi sırasında meydana gelen sıvılaşma olaylarının çoğu, çok düşük sismik enerji yoğunluğu girdisi altında uzak alanda meydana geldi." .”

Bunun nasıl mümkün olduğunu anlamak için Ben-Zeev ve meslektaşları, suya doymuş, kohezyonsuz tanecik katmanlarının yatay sallanmaya tepkisi üzerine hem tane ölçeğinde simülasyonlar hem de fiziksel deneyler yaptılar. Fiziksel deneyler, içinde bir dizi basınç dönüştürücünün hem tane hareketinin hem de gözenek basıncının ölçülmesine olanak sağladığı şeffaf bir kutu içinde gerçekleştirildi.

Interstisyel sıvı akışı

Araştırmacılar, drenajlı koşullarda bile sismik sarsıntının toprak içindeki ara sıvı akışını tetikleyebileceğini, bunun da aşırı boşluk suyu basıncı gradyanlarının oluşmasına ve bunun sonucunda da toprak mukavemetinin kaybına yol açabileceğini buldu. Drenajlı sıvılaşmanın, sismik enerji enjeksiyon hızıyla sınırlanan bir hızda sıkıştırma cephesindeki topraktaki hareketin yönlendirdiği şekilde hızla ortaya çıktığı görüldü.

Ben-Zeev, "Klasik drenajsız mekanizma kümülatif bir süreç olarak algılanır, yani boşluk basıncı zamanla kademeli olarak artar" diye açıklıyor. Ancak şunları ekliyor: "Boşaltma senaryosunda basınçlandırma hızlı ve daha anlıktır. Buna göre drenajlı sıvılaşma için kontrol parametresinin sismik güç (zemine sismik enerji yoğunluğu girişi oranı) olduğunu bulduk.”

Ekip, bulguların aynı zamanda sismik aletler kullanılarak ölçülmeyen geçmiş depremlerle ilişkili sıvılaşmayla ilgili jeolojik özellikleri nasıl yorumladığımıza dair çıkarımlar da içerdiğini belirtti.

Ben-Zeev, "Depreme hazırlık konusunda karar verme ve politika oluşturma prosedürleri, deprem kataloglarına, özellikle de bir bölgede belirli bir deprem büyüklüğünün tekrarlanma zaman aralığına dayanmaktadır" diye açıklıyor. Alet kayıtlarından önceye uzanan bir katalog oluşturmanın bir yolunun, jeolojik kayıtlardaki yumuşak tortu deformasyonunu incelemek olduğunu belirtiyor.

"Zemin sıvılaşması olaylarına dair kanıt bulunursa, sıvılaşmayı tetikleyen yer hareketi parametrelerini hesaplamak ve ardından merkez üssü mesafesini ve büyüklüğünü sınırlamak mümkün" diyor. "Sıvılaşmanın nispeten düşük yoğunluktaki sarsıntı altında başlatılabileceğini gösteren çalışmamız, muhtemelen olduğundan fazla tahmin edilen paleo yer hareketinin yeniden incelenmesini gerektiriyor."

Tam olarak açıklanmadı

Oliver Taylor, geoteknik mühendisi ECS Sınırlı Çalışmaya dahil olmayan kişi çalışmanın önemli olduğuna inanıyor: "[Ben-Zeev ve meslektaşları] klasik drenajsız rejimin dışında sıvılaşan zeminlere ilişkin kapsamlı bir bakış açısı sağlıyor. Bu, yerinde gözlemlenen ancak mevcut anlayışımızla tam olarak açıklanamayan bir şey.”

Gürültülü yük trenleri Kaliforniya depremlerini tahmin etmeye yardımcı olabilir

Ancak Taylor, ekibin yalnızca mümkün olan en gevşek toprak durumunu sıkıştırılmamış tekdüze bir kum üzerinde test ettiğini belirtiyor. "Bununla ilgili sorun," diye ekliyor, "bunun yalnızca sonuçların 'doğrulandığı' 'en kötü durum' senaryosunu yaratmasıdır - ve düşük enerji yoğunluklu sıvılaşmanın gerçekleştiği yerinde koşulları temsil etmeyebilir. gözlemlendi”.

Araştırmayı "çok ilginç" olarak nitelendiren Chi-Yuen Wang Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nden uygulamalı bir jeofizikçi, "simülasyonun gözenekli toprağın sıkıştırılabilirliğini neden dikkate almadığının açık olmadığını, zira gözenekli toprağın sığ derinlikte toprağın depolanmasının ana bileşeni olduğunu" belirtiyor. gözenek basıncının gelişimini kontrol eden şey bu."

İlk çalışmaları tamamlandıktan sonra Ben-Zeev ve meslektaşları, zemin sıvılaşmasının aynı yerde birçok kez nasıl meydana gelebileceğinin gizemini keşfetmek için aynı teorik çerçeveyi kullanıyorlar. Bunun gerçekleşmesi beklenmemektedir çünkü ilk olay zemini yoğunlaştıracak ve gelecekte yeniden sıvılaşmayı önleyecektir.

Çalışma şurada açıklanmıştır: Tabiat İletişim.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/dangerous-soil-liquefaction-can-occur-away-from-earthquake-epicentres-in-drained-conditions/