Alcuni dei problemi di ingegneria civile più complessi derivano dall’interazione tra acqua e terra. Sembra banale, ma c’è una buona probabilità che tu abbia visto sinkhole al telegiornale. Come è possibile che il terreno si apra semplicemente e ingoi indiscriminatamente qualsiasi cosa o chiunque si trovi in giro?
Sappiamo tutti di erosione. Questo è il processo che rimuove il suolo e la roccia dalla crosta terrestre e lo sposta da qualche altra parte. E ci sono molti modi in cui questo può accadere: vento, frane, abrasione e setacciatura., Ma ecco la cosa, niente di tutto ciò è paragonabile al solo movimento dell’acqua. L’acqua è il grande eroder. Se mai ti ritrovi a chiederti come ha fatto questa particolare caratteristica della terra ad essere qui, o perché il terreno è a forma di così, o semplicemente perché le cose sono così, il più delle volte, la risposta è praticamente solo acqua.
La capacità dell’acqua di spostare il suolo o la roccia dipende da diversi fattori. Più veloce e turbolento è il flusso, più è erosivo. Particelle più grandi come ghiaia e più resistenti all’erosione di piccole particelle come limo o argilla., Un’altra importante proprietà del suolo è la coesione, o la capacità delle singole particelle di attaccarsi l’una all’altra. I terreni argillosi hanno più coesione delle sabbie, quindi sono più resistenti all’erosione. Tuttavia, alcuni terreni argillosi sono dispersivi, il che significa che si lavano naturalmente via con acqua, rendendoli particolarmente vulnerabili all’erosione. Adoro il test standard per i terreni dispersivi, che è letteralmente solo per far cadere una zolla di terreno in una tazza d’acqua e vedere cosa succede., Infine, piuttosto che l’erosione fisica, alcuni materiali sono solubili in acqua, proprio come lo zucchero o il sale, e possono essere erosi semplicemente sciogliendosi nelle acque sotterranee nel tempo.
La maggior parte di noi pensa all’erosione sulla superficie della terra, ma l’erosione può verificarsi anche nel sottosuolo. In effetti, scienziati e ingegneri hanno un nome molto creativo per un tale processo: l’erosione interna. Se solo i fattori giusti si uniscono nel sottosuolo, possono verificarsi alcune cose molto interessanti, comprese le doline. Ma diamo prima un’occhiata a un esempio non erosivo di movimento delle acque sotterranee., Questo è un da un video che ho fatto prima che il canale è stato anche chiamato Ingegneria pratica. L’acqua scorre dal lato sinistro della demo sotto un’ostruzione e verso destra. Notate due cose importanti: in primo luogo, il movimento dell’acqua è lento. Non c’è molto spazio aperto tra tutta quella sabbia, quindi ci vuole tempo perché l’acqua scorra attraverso di essa. In secondo luogo, la sabbia è confinata. Anche se volesse muoversi, non ci sarebbe nessun posto dove andare.
Se queste due condizioni vanno via, è allora che accadono le doline., La maggior parte delle doline naturali si verificano in aree con grandi depositi di rocce carbonatiche, come il calcare. Per lunghi periodi di tempo, le acque sotterranee che fluiscono attraverso il sottosuolo possono dissolvere la roccia, creando vuoti e gallerie aperte. In realtà, questo è il modo in cui si formano la maggior parte delle grotte. Questi tunnel e vuoti creano un cambiamento significativo il carattere del flusso delle acque sotterranee. In primo luogo, permettono all’acqua di fluire rapidamente proprio come farebbe attraverso un tubo, rendendolo più erosivo. In secondo luogo, creano uno spazio per il terreno da lavare via., Con queste due condizioni, qualsiasi terreno sovrastante una caratteristica di dissoluzione corre il rischio di erodere dall’interno, portando infine a una dolina.
Ma non tutti i fori del lavandino si formano attraverso processi naturali. In effetti, molte delle doline più famose negli ultimi tempi erano fatte dall’uomo. Proprio come una grotta disciolta nella roccia può agire come un tubo e consentire alle acque sotterranee di portare via il suolo, un tubo reale può fare la stessa cosa. E i tubi effettivi non sono limitati alle aree con una geologia specifica., Se si potesse dare un’occhiata nel sottosuolo di qualsiasi area urbana, si vedrebbe miglia e miglia di acqua, fognature e tubi di drenaggio dell’acqua piovana. Sfortunatamente non possiamo vedere nel terreno, quindi ho costruito questa dimostrazione in modo che possiamo vedere da soli come funziona.
Basta un po ‘ di insediamento o spostamento per creare un’apertura in uno di questi tubi e consentire l’erosione interna per iniziare. L’acqua che si muove attraverso il tubo è in grado di rimuovere il terreno adiacente e portarlo via. Si noti che non c’è segnale in superficie che qualcosa è storto., Come più terreno viene lavato via, il vuoto sottosuolo cresce. A seconda del tipo di terreno e della velocità di erosione, questo processo può richiedere giorni o anni prima che qualcuno se ne accorga. Molte delle nostre utenze sotterranee sono posizionate direttamente sotto le strade e la pavimentazione spesso funge da ponte finale sopra la dolina, nascondendo il vuoto sottostante. È solo questione di tempo prima che tutto ciò che è sopra venga inghiottito.
Le doline non sono l’unico problema causato dall’erosione interna., Un tipo specifico di erosione interna chiamato tubazioni è la causa più comune di guasto per argini e dighe di terra, tra cui Teton Dam in Idaho che ha ucciso 11 persone e ha causato miliardi di dollari di danni quando ha fallito nel 1976. Forse costruirò una dimostrazione di tubazioni un giorno per un video separato. L’erosione interna può essere un processo naturale, ma a volte doline possono formare a cattive decisioni, cattiva costruzione, o solo sfortuna con l’infrastruttura umana fatta pure., È solo una delle complesse modalità di guasto che gli ingegneri civili devono considerare quando progettano una struttura che potrebbe interagire con l’acqua, il grande eroder. Grazie per aver guardato, e fatemi sapere cosa ne pensate!