Geológia skvapalnenia pôdy

Skvapalňovanie pôdy, tiež nazývané skvapalňovanie zemetrasením, zlyhanie pôdy alebo strata pevnosti, ktorá spôsobuje, že sa inak pevná pôda dočasne správa ako viskózna kvapalina. Tento jav sa vyskytuje vo vode nasýtenej nekonsolidovanej pôde ovplyvnenej seizmickými vlnami S (sekundárne vlny), ktoré spôsobujú zemetrasenie počas zemetrasenia. Hoci šok zo zemetrasenia je najznámejšou príčinou skvapalnenia, určité konštrukčné postupy, vrátane trhacích prác a zhutňovania pôdy a vibroflotácie (ktorá používa vibračnú sondu na zmenu štruktúry zŕn okolitej pôdy), tento jav vyvolávajú úmyselne. Na skvapalnenie sú najviac náchylné jemnozrnné jemnozrnné pôdy, ako sú piesočnaté, prašné a štrkové pôdy.

Granulované pôdy sa skladajú zo zmesi pôdy a pórov. Ak dôjde k zemetraseniu v podmáčaných pôdach, rozpadajú sa pórovité priestory naplnené vodou, čo znižuje celkový objem pôdy. Tento proces zvyšuje tlak vody medzi jednotlivými zrnami pôdy a zrná sa potom môžu voľne pohybovať vo vodnej matrici. Toto podstatne znižuje odolnosť pôdy voči šmykovému napätiu a spôsobuje, že masa pôdy nadobúda vlastnosti kvapaliny. V skvapalnenom stave sa pôda ľahko deformuje a ťažké objekty, ako napríklad štruktúry, môžu byť poškodené náhlou stratou podpory zdola.

Budovy postavené na voľnej pôde a ľahko nakloniteľné, keď dôjde k skvapalneniu, pretože pôda už nepodporuje základy štruktúr. Na rozdiel od toho, štruktúry ukotvené na podložiach alebo tuhých pôdach v oblastiach náchylných na zemetrasenie trpia menším poškodením, pretože cez základňu sa na vyššie uvedenú štruktúru prenáša menej vibrácií. Okrem toho majú budovy ukotvené na podloží menšie riziko nadhadzovania a naklápania.

Jedna z najťažších epizód skvapalnenia v modernej dobe sa vyskytla v Číne počas zemetrasenia Tangshan v roku 1976. Niektorí vedci odhadujú, že oblasť viac ako 2 400 km2 (asi 925 km2) bola vystavená silnému skvapalneniu, čo prispelo k rozsiahlemu skvapalneniu. škody, ku ktorým došlo v južnej časti mesta. Skvapalnenie sedimentu mäkkého jazera, na ktorom bolo postavené centrálne mesto Mexiko, zosilnilo účinky zemetrasenia z roku 1985, ktorého epicentrum sa nachádzalo stovky kilometrov ďalej. Okrem toho skvapalnenie pôdy pod misijnými a trhovými okresmi v San Franciscu počas zemetrasenia v roku 1906 spôsobilo rozpad a rozpad niekoľkých štruktúr. Tieto okresy boli postavené na slabo zaplnených regenerovaných mokradiach a plytkých vodách.

Skvapalňovanie môže tiež prispievať k úderom piesku, ktoré sú známe aj ako pieskové vary alebo piesočné sopky. Kvapalenie piesočnatej alebo špinavej pôdy často sprevádza úder piesku. So zrútením zrnitej štruktúry pôdy sa zvyšuje hustota pôdy. Tento zvýšený tlak vytlačí vodu z pórových priestorov medzi pôdne zrná a vytlačí vlhký piesok zo zeme. Po niekoľkých zemetraseniach, vrátane zemetrasení v Novom Madride v rokoch 1811 - 12, zemetrasenia Tangshan z roku 1976, zemetrasenia San Francisco - Oakland z roku 1989 a zemetrasení Christchurch v rokoch 2010 - 2011 sa pozorovali piesočné rany.

Skvapalnenie môže navyše spôsobiť zosuvy pôdy. Napríklad počas zemetrasenia na Aljaške v roku 1964 skvapalnenie piesočnatej vrstvy mäkkej hliny pod Turnagain Heights, predmestím Anchorage, spôsobilo zosuv pôdy v hmle nad zemou, ktorý zničil približne 75 domov a prerušil inžinierske siete.