Земетресенията превръщат земята в супа
Последно: 26 март 2014 г. в 14:53
По време на земетресения земята невинаги трепери и се тресе.
На някои места твърдата земя се превръща в „течност“, в която потъват автомобили и цели пътища, а сградите, оказали се върху внезапно поддала почва, се рушат.
Това „втечняване“ е най-опасното следствие от подземните трусове. Науката отдавна се опитва да изучи това явление, но уви, според новите сведения много от съответните експерименти са некоректни и не отразяват реалните условия с точност.
При отлагането на зърна материалът (например песъчинки) спокойно се наслагва (подобно на снежинки), формирайки нещо от рода на скелет. Енергията на земетресенията измества зърната от техните места и тази крехка структура се нарушава. Песъчинките започват да се движат свободно.
Едновременно действа друга сила – подпочвените води. Всичко това заедно води до такъв резултат, както например ако всяка кост от нашия скелет води самостоятелен живот. И в резултат земята се държи буквално като течен разтвор.
Но не всички отлагания са еднакви. Учени и инженери разработват методи и модели за проверка на поведението на различни видове наноси в опит да предскажат къде втечняването е най-вероятно.
Строителите на градове са много заинтересувани от точните данни – няма нищо привлекателно в инфраструктура (язовирни стени, тръбопроводи), която в резултат на земетресения се руши и изгаря. Освен това има надежда, че един ден специалистите ще измислят по какъв начин да намалят риска от втечняване на земята.
Инженерът геотехник Ейми Ричънмакър от Южнокалифорнийския университет (САЩ) твърди, че всички тези методи и модели се основават на недоразбиране на физиката на случващото се.
Нейният колега Даниъл Лейклънд пояснява: прието е да се смята, че потокът вода в поресто пространство може да не се отчита, тъй като налягането в резултат на земетресение нараства много по-бързо (почти 10 пъти), отколкото го компенсира потокът вода. Затова втечняването възниква именно там, където преминава сеизмичната вълнà.
За да стане ясно възможно ли е втечняване на един или друг тип отлагания, се привежда следният експеримент: разклаща се наситена с вода утайка, поставена във водонепроницаем материал. Междувременно се измерва налягането в наноса, а водният поток не се отчита.
Д-р Ричънмакър отбелязва, че тук се изхожда от неправилното предположение, че втечняването се случва само на местен мащаб, на ограничен участък отлагания, като водата и налягането не мигрират.
Учените създали нов модел за по-коректно възпроизвеждане на това, което се случва в действителност. Той показал следното: когато в пясъка се усили хидравличното налягане, водата се движи почти със същата скорост, с която расте налягането, и по такъв начин налягането фактически се разсейва в порестото пространство. Възниква вълнà на налягане, която преминава през наноса, докато в крайна сметка не се натрупа. И в резултат втечняването се случва някъде на друго място, често неочаквано.
Традиционните модели смятат, че втечняването трябва да се случва именно там, където трусовете създават налягане в отлаганията, но това води само до неспособност да се предскажат последствията и да се предпази инфраструктурата от разрушения.
Има разбира се, още един нюанс. Водата може да се натъкне на непроницаем материал – тиня или глина, и тогава втечняването се случва именно на тази граница. Ако на това място има наклон, може да се очаква катастрофално свлачище.
Резултатите от изследването са публикувани в сп. Proceedings of the Royal Society A.
