Bodemvervloeiing

Bodemvervloeiing beskryf 'n verskynsel waar grond aansienlike verlies van sterkte en konsistensie ondervind in reaksie op 'n toegepaste spanning, gewoonlik 'n aardbewing of ander snelle belading (krag), wat veroorsaak dat dit soos 'n vloeistof reageer.

Laterale verskuiwing in Christchurch, Nieu-Seeland, weens bodemvervloeiing tydens die Mw 7.1 2010 Canterbury-aardbewing

Die verskynsel word mees dikwels waargeneem in los sanderige grond. Dit gebeur omdat los sand 'n neiging het om saamgepers te word wanneer 'n kragbelading toegepas word; digte sand in teenstelling neig om uit te dy in volume. Indien die grond waterversadig is, soos voorkom wanneer grond onder die grondwatertafel of seevlak is, word die gapings ('porieruimtes') tussen grondkorrels gevul met water. In reaksie tot die saampersende grond, neem die druk in hierdie water toe, en sal neig om uit die grond te vloei. Indien die kragbelading egter vinnig en herhalend toegepas word (bv. aardskuddings, stormgolf-belading) sal die water nie betyds uitvloei voor die volgende siklus van belading voorkom nie. Daarom sal elke siklus van belading die waterdruk in die grond toenemend opbou. Eindelik kan hierdie waterdruk groter wees as die inwerkende spannings tussen die grondkorrels wat hulle met mekaar in kontak hou. Dit veroorsaak dat die grond alle sterkte verloor (vermoë om skuifspanning oor te dra), sodat dit waarneembaar vloei soos 'n vloeistof (d.i. 'bodemvervloeiing'). Die drukking wat tydens groot aardbewings opgewek word deur vele skuddingsiklusse, kan die vervloeide sand en oortollige water van verskeie meter ondergronds na die grondvlak forseer. Dit word dikwels waargeneem as "sandborrels" of "sandvulkane" (wat lyk soos klein vulkaankraters) aan die grondoppervlak.

Die effekte van bodemvervloeiing kan uiters skadelik in beboude gebiede wees. Geboue kan ongelyk te ruste kom wat struktuurskade meebring, insluitend krake in die fondasies en skade aan die boustruktuur self. Brûe en geboue wat op paalfondasies opgerig is, kan ondersteuning verloor van die omringende grond en knak. Grond teen 'n helling en grond langs riviere en mere kan gly op 'n vervloeide grondlaag (sogenaamde 'sywaartse oorglip'), wat groot krake en barste in die grond oopskeur, wat weereens aansienlike skade aan geboue, paaie en dienste soos water-, aardgas-, afvoer-, krag- en kommunikasieleidings onder die geaffekteerde grond kan aanrig. Ondergrondse tenks en mangate kan na bo dryf in die vervloeide grond weens dryfkrag. Aardwalle soos vloeddyke en gronddamme kan stabiliteit verloor of meegee as die materiaal wat die wal, of die fondament daarvan uitmaak, sou vervloei.

Een positiewe aspek van bodemvervloeiing is die tendens om die effek van die aardbewing aansienlik te demp. Dit is omdat vloeistowwe nie 'n skuifspanning kan oordra nie. Sodra die bodem vervloei weens die skudding, sal daaropvolgende aardskuddings (oorgedra in die grond deur skuifgolwe) nie na geboue op die grondoppervlak oorgedra word nie.

Alhoewel die werking van bodemvervloeiing lank reeds verstaan word, is dit deegliker tot die aandag van ingenieurs en seismoloë gebring na die 1964 Niigata- en 1964 Alaska-aardbewings. Dit was ook 'n hooffaktor in die vernietiging in San Francisco se Marina-distrik tydens die 1989 Loma Prieta-aardbewing, Kobe-hawe tydens 1995 se Groot Hansjin-aardbewing, en was grootliks verantwoordelik vir uitgebreide skade aan woongebiedeiendomme in Christchurch se oostelike voorstede en satelliet-woongebiede tydens die 2010 Darfield-aardbewing en die daaropvolgende skudding van 6.3 M_W [1] op 22 Februarie 2011.

Gebeure wat met bodemvervloeiing verbind word

Aberfan-ramp

Eksterne skakels

Video van die effekte in Japan, YouTube
Uiteensetting van bodemvervloeiing, Universiteit van Washington
Skudding, bodemvervloeiing op Harbor-eiland Geargiveer 27 September 2007 op Wayback Machine, een van die min bekende eerstehandse waarnemings van bodemvervloeiing weens 'n aardbewing deur 'n seismoloog