Nogle af de mest komplekse anlægsproblemer stammer fra samspillet mellem vand og jorden. Det lyder dagligdags, men der er en god chance for, at du har set sinkhole i nyhederne. Hvordan er det muligt for jorden at blot åbne op og vilkårligt sluge noget eller nogen, der sker for at være omkring?
vi ved alle om erosion. Dette er den proces, der fjerner jord og sten fra jordskorpen og flytter den et andet sted. Og der er mange måder, dette kan ske på: vind, jordskred, slid og skur., Men her er sagen, intet af det sammenligner med bare vandets bevægelse. Vand er den store eroder. Hvis du nogensinde finder dig selv spekulerer på, hvordan kom dette særlige træk ved jorden til at være her, eller hvorfor er jorden formet som sådan, eller bare hvorfor er tingene som de er, oftere end ikke, svaret er stort set bare vand.
vandets evne til at flytte jord eller sten afhænger af flere faktorer. Jo hurtigere og mere turbulent strømmen er, desto mere erosiv er den. Større partikler som grus og mere modstandsdygtige over for erosion end små partikler som silt eller ler., En anden vigtig jordegenskab er samhørighed eller individuelle partiklers evne til at holde sig til hinanden. Lerjord har mere samhørighed end sand, så de er mere modstandsdygtige over for erosion. Imidlertid er nogle lerjord dispersive, hvilket betyder, at de naturligt vasker væk med vand, hvilket gør dem særligt sårbare over for erosion. Jeg elsker standardtesten for spredende jordarter, som bogstaveligt talt bare er at droppe en jordklods i en kop vand og se, hvad der sker., Endelig, snarere end fysisk erosion, nogle materialer er opløselige i vand, ligesom sukker eller salt, og kan eroderes bare ved at opløse i grundvandet over tid.
de fleste af os tænker på erosion på jordens overflade, men erosion kan også forekomme i undergrunden. Faktisk har forskere og ingeniører et meget kreativt navn til netop en sådan proces: intern erosion. Hvis bare de rigtige faktorer kommer sammen i undergrunden, nogle meget interessante ting kan forekomme, herunder synkehuller. Men lad os se på et ikke-erosivt eksempel på grundvandsbevægelse først., Dette er en fra en video, jeg lavede, før kanalen endda blev kaldt praktisk teknik. Vand strømmer fra venstre side af demoen under en forhindring og over til højre. Bemærk to vigtige ting: for det første er vandbevægelsen langsom. Der er ikke meget åben plads mellem alt det sand, så det tager tid for vand at strømme igennem det. For det andet er sandet begrænset. Selv hvis det ville flytte, ville der ikke være nogen steder for det at gå.
Hvis disse to betingelser går væk, er det når synkehuller sker., De fleste naturlige synkehuller sker i områder med store aflejringer af carbonat klipper, som kalksten. Over lange perioder kan grundvand, der strømmer gennem undergrunden, opløse klippen, skabe hulrum og åbne tunneler. Faktisk er det sådan, hvordan de fleste huler dannes. Disse tunneler og hulrum skaber en betydelig ændring af grundvandets strømning. For det første tillader de vand at strømme hurtigt, ligesom det ville gøre gennem et rør, hvilket gør det mere erosivt. For det andet skaber de et rum for jord at vaske væk., Med disse to betingelser, enhver jord, der ligger over en opløsningsfunktion, risikerer at erodere væk fra indersiden, til sidst fører til et synkehul.
men ikke alle vaskehuller dannes gennem naturlige processer. Faktisk, mange af de mest berømte synkehuller i nyere tid var menneskeskabte. Ligesom en hule opløst i grundfjeldet kan fungere som et rør og tillade grundvand at transportere jord, et faktisk rør kan gøre det samme. Og faktiske rør er ikke begrænset til områder med en bestemt geologi., Hvis du kunne tage et kig ind i undergrunden af ethvert byområde, ville du se miles og miles af vand, kloak og stormvand drænrør. Desværre kan vi ikke se i jorden, så jeg byggede denne demonstration, så vi selv kan se, hvordan dette fungerer.
alt det kræver er en lille smule afvikling eller skift for at skabe en åbning i et af disse rør og tillade intern erosion at starte. Vand, der bevæger sig gennem røret, er i stand til at løsne den tilstødende jord og bære den væk. Bemærk, at der ikke er noget signal på overfladen, at noget er forkert., Som mere jord vaskes væk, undergrunden tomrum vokser. Afhængig af jordtypen og erosionshastigheden kan denne proces tage dage til år, før nogen bemærker. Mange af vores undergrundsværktøjer er placeret direkte under veje, og belægningen fungerer ofte som en sidste bro over synkehullet, skjuler tomrummet nedenfor. Det er kun et spørgsmål om tid, før noget ovenfor sluges op.Synkehuller er ikke det eneste problem forårsaget af intern erosion., En bestemt type intern erosion kaldet rørføring er den mest almindelige årsag til fiasko for jordløfter og dæmninger, herunder Teton Dam i Idaho, der dræbte 11 mennesker og forårsagede milliarder af dollars skader, da det mislykkedes i 1976. Måske vil jeg bygge en rørdemonstration en dag til en separat video. Intern erosion kan være en naturlig proces, men nogle gange synkehuller kan danne til dårlige beslutninger, dårlig konstruktion, eller bare uheld med menneskeskabte infrastruktur samt., Det er bare en af de komplekse fejltilstande, som civilingeniører skal overveje, når de designer en struktur, der kan interagere med vand, den store eroder. Tak for at se, og lad mig vide hvad du synes!