Noen av de mest komplekse civil engineering problemer stammer fra samspillet av vann og jord. Det lyder banalt, men det er en god sjanse for at du har sett synkehull på nyhetene. Hvordan er det mulig for bakken for å bare åpne opp og ukritisk svelger noe eller noen som skjer for å være rundt?
Vi vet alle om erosjon. Dette er prosessen som fjerner jord og stein fra jordskorpen og flytter den til et annet sted. Og det er mange måter dette kan skje: vind, skred, slitasje, og skuring., Men her er tingen, ingen av det sammenligner bare bevegelsen av vann. Vann er den store eroder. Hvis du skulle finne deg selv lurer på hvordan gjorde dette bestemt funksjon av jorden kommer til å være her, eller hvorfor er bakken formet som så, eller bare hvorfor er ting slik som de er, mer ofte enn ikke, svaret er ganske mye bare vann.
evne til vann for å flytte jord eller stein, avhenger av flere faktorer. Jo raskere og mer turbulent flow, jo mer erosive det er. Større partikler som grus og mer motstandsdyktig mot erosjon enn små partikler som silt eller leire., En annen viktig jord eiendommen er samhold, eller evnen til individuelle partikler, for å holde seg til en annen. Leire jord har mer sammenheng enn sands, slik at de blir mer motstandsdyktig mot erosjon. Imidlertid, noen leire jord er anvendelse, noe som betyr at de naturlig vaskes bort med vann, noe som gjør dem spesielt utsatt for erosjon. Jeg elsker standard test for anvendelse jord, som er bokstavelig talt bare for å slippe en clod av jord i en kopp med vann og se hva som skjer., Til slutt, snarere enn fysisk erosjon, noen materialer er løselig i vann, akkurat som sukker eller salt, og kan bli erodert bare ved å løse ut i grunnvannet over tid.
de Fleste av oss tenker om erosjon på overflaten av jorden, men erosjon kan oppstå i undergrunnen, så vel. Faktisk, forskere og ingeniører har en svært kreative navnet for akkurat en slik prosess: interne erosjon. Hvis bare rett faktorer kommer sammen i undergrunnen, noen svært interessante ting kan oppstå, inkludert den økonomiske urettferdigheten i plast. Men la oss se på en ikke-erosiv eksempel av grunnvann bevegelse først., Dette er fra en video jeg laget før kanalen ble også kalt Praktisk Ingeniørarbeid. Vannet strømmer fra venstre side av demo under en hindring og over til høyre. Legg merke til to viktige ting: for det første bevegelsen av vann er treg. Det er ikke mye åpen plass mellom alle som sand, så det tar tid for vannet å strømme gjennom den. For det andre, sanden er begrenset. Selv om det ville gå, det ville være noe for at det skal gå.
Dersom disse to betingelsene gå bort, det er da den økonomiske urettferdigheten i plast skje., De fleste naturlige synkehull skje i områder med store forekomster av karbonat bergarter som kalkstein. Over lange perioder av gangen, grunnvann som strømmer gjennom undergrunnen kan oppløse rock, og skaper hulrom og åpne tunneler. Faktisk, dette er hvordan de fleste grottene er dannet. Disse tunneler og tomrom opprette en betydelig endring karakter av grunnvann flyt. Først, de tillater vannet å strømme raskt akkurat som det ville gjennom et rør, noe som gjør det mer erosive. For det andre, skaper de et rom for jord for å vaske bort., Med disse to vilkårene, jord overliggende en oppløsning har risikerer å bryte ned vekk fra innsiden, til slutt fører til et synkehull.
Men ikke hver vask hull er dannet gjennom naturlige prosesser. Faktisk, mange av de mest kjente synkehull i nyere tid var et menneske som er gjort. Akkurat som en hule oppløst i berggrunnen kan fungere som et rør og la grunnvann for å bære bort jord, en selve røret kan gjøre det samme. Og selve rørene ikke er begrenset til områder med en spesiell geologi., Hvis du kan ta en titt i undergrunnen av ethvert urbant område, vil du se miles og miles av vann, kloakk og overvann, drenering rør. Vi kan dessverre ikke se ned i bakken, så jeg bygget denne demonstrasjonen, slik at vi kan se for oss hvordan dette fungerer.
Alt det tar en liten bit av oppgjør eller skiftende for å lage en åpning i en av disse rørene, og la interne erosjon å starte. Vann beveger seg gjennom røret er i stand til å løsne tilstøtende jord og bærer det bort. Legg merke til at det er ikke noe signal på overflaten at noe er galt., Som mer jord er vasket bort, undergrunnen void vokser. Avhengig av hvilken type jord, og hastigheten av erosjon, denne prosessen kan ta alt fra noen dager til flere år før noen merknader. Mange av våre undergrunnen verktøy som er plassert direkte under veier, og asfaltering ofte fungerer som en siste bro over synkehull, skjule void nedenfor. Det er bare et spørsmål om tid før alt over er oppslukt.
Synkehull er ikke det eneste problemet er forårsaket av indre erosjon., En bestemt type interne erosjon kalt rør er den vanligste årsaken til svikt for skrøpelige diker og demninger, inkludert Teton Dam i Idaho som drepte 11 mennesker og forårsaket milliarder av dollar for skader når den ikke klarte i 1976. Kanskje jeg skal bygge et rør demonstrasjon dag for en egen video. Interne erosjon kan bli en naturlig prosess, men noen ganger den økonomiske urettferdigheten i plast kan legge seg til dårlige beslutninger, dårlig konstruksjon, eller bare uflaks med menneskelig laget infrastruktur samt., Det er bare en av de komplekse failure modes at sivil ingeniører må vurdere når du utformer en struktur som kan samhandle med vann, den store eroder. Takk for at du ser på, og la meg vite hva du synes!