眼睛千萬別眨,汽車劇烈晃動之後,地上一片潮溼,這是動靜大弄漏油了嗎?
還真不是油箱漏了,而是地面漏了,還有這等怪事?
2022年1月22日,日本九州發生6.6級地震,大分市也有震感,大分市港口附近一個運輸公司停車場內的監控攝像頭捕捉到了上面驚悚刺激的一幕:就在地震劇烈搖晃後大約2分鐘,有水從地面滲出並擴散開。地震之後停車場內出現了50來米長的裂縫。
其實不光是水,還有大量的泥沙隨著水混在一起,在被地震震裂的地面裂縫中噴出地面。第二天人們發現停車場地面上滿是水退了之後留下的厚厚的沙層。
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什麼是土壤液化?
上面的現象就是典型的“土壤液化”。簡單地理解就是原本是固體狀態的土壤變得可以流動起來。為什麼會這樣呢?
我們看一個大家可能都玩過的遊戲:在海灘上用腳踩,很快地面就變軟,然後有水滲出來。跟上面說的道理相同。
這說明看起來硬硬的土層其實並不是鋼板一塊,它是由不同粒徑的砂石和水分混雜在一起,共同形成的承載體,上面可以蓋房子等等。但是土層一旦受到震動,個頭大而且沉的顆粒就會往下移動,而小且輕的沙土顆粒和水分往上跑從而湧出地面,這就是土壤液化現象。
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什麼土壤都能液化?
有人就開始擔心了,是不是我們腳下踩的土地弄不好都會液化,那豈不是太危險了。其實不用過分的擔心,土壤要想液化,需要先滿足三個條件才可以:
① 土壤必須由鬆散的固體顆粒沉積物組成
② 土壤中的地下水必須飽和
③ 強烈的震動
假如我們的地下都是黏土塊,或者乾燥的沙漠,靜靜地呆在那裡,那是不會形成液化的。所以液化通常發生在飽和、鬆散(或未壓實)的沙質土壤中。
當土壤顆粒之間的空隙充滿了地下水,如果在地面頻繁施加壓力,或者地下擾動讓土壤顆粒受擠壓,此時顆粒之間的空隙就會變小,那水往哪兒去?只能往壓力低的地方去,而地表的壓力低,所以水會湧出地面。
土壤液化有什麼危害?
當地震發生時,原本靜止穩定的沙質土壤出現液化或半液化現象,從而失去了支承結構,就會導致地表建築輕則傾斜開裂,重則下沉倒塌等。這種破壞現象最早被人們意識到是在1964年的阿拉斯加和日本新瀉地震後出現大量的砂土液化現象,科學界和工程團體才充分重視這種現象潛在的災難性後果。
新瀉縣川岸町的公寓樓受地震引發土壤液化而地基失效,從而發生傾斜
土壤液化能預防嗎?
不少網友覺得既然土壤液化危害那麼大,人們就沒有辦法提前預防嗎?這當然難不住工程師們。我們再回過頭來看看引發土壤液化的三個必要條件,結果發現答案就有了。
首先說,地震我們沒法預防和克服,那就只能對土壤下手了,要麼改變土壤成分,要麼減少地下水。
地震工程師已經設計了減災方法,在新建建築之前地基處理時,使用各種土壤壓實技術,例如振動壓實(透過深度振動器壓實土壤)、動態壓實和振動石柱。這些方法使土壤緻密,從而減少土壤顆粒之間的空隙,也能擠走地下水。而對於現有的建築物而言,可以透過向土壤中注入灌漿來穩定易液化的土壤層來緩解。