niektóre z najbardziej złożonych problemów inżynierii lądowej wynikają z interakcji wody i ziemi. Brzmi to przyziemnie, ale jest duża szansa, że widziałeś Lej w wiadomościach. Jak to jest możliwe, aby ziemia po prostu się otworzyła i bezkrytycznie połknęła cokolwiek lub kogokolwiek, kto jest w pobliżu?
wszyscy wiemy o erozji. Jest to proces, który usuwa glebę i skały ze skorupy ziemskiej i przenosi je w inne miejsce. Może się to zdarzyć na wiele sposobów: wiatr, osunięcia ziemi, ścieranie i szorowanie., Ale chodzi o to, że nic z tego nie porównuje się tylko do ruchu wody. Woda jest wielkim eroderem. Jeśli kiedykolwiek zastanawiasz się, w jaki sposób ta szczególna cecha ziemi się tu znalazła, lub dlaczego ziemia jest tak ukształtowana, lub po prostu dlaczego rzeczy są takie, jakie są, częściej niż nie, odpowiedzią jest prawie tylko woda.
zdolność wody do przenoszenia gleby lub skał zależy od kilku czynników. Im szybszy i bardziej burzliwy przepływ, tym bardziej erozyjny. Większe cząstki, takie jak żwir i bardziej odporne na erozję niż małe cząstki, takie jak muł lub glina., Inną ważną właściwością gleby jest spójność, czyli zdolność poszczególnych cząstek do przyklejania się do siebie. Gleby gliniaste mają większą spójność niż Piaski, dzięki czemu są bardziej odporne na erozję. Jednak niektóre gleby gliniaste są dyspersyjne, co oznacza, że w naturalny sposób zmywają się wodą, co czyni je szczególnie podatnymi na erozję. Uwielbiam standardowy test dla gleb dyspersyjnych, który polega dosłownie na wrzuceniu grudki gleby do szklanki wody i zobaczeniu, co się stanie., Wreszcie, zamiast erozji fizycznej, niektóre materiały są rozpuszczalne w wodzie, podobnie jak cukier lub sól, i mogą być erozje tylko przez rozpuszczanie się w wodzie gruntowej w czasie.
większość z nas myśli o erozji na powierzchni ziemi, ale erozja może wystąpić również w podpowierzchni. W rzeczywistości naukowcy i inżynierowie mają bardzo twórczą nazwę dla takiego procesu: erozja wewnętrzna. Jeśli tylko odpowiednie czynniki spotkają się w Podpowiedzi, mogą wystąpić bardzo interesujące rzeczy, w tym zapadnie. Ale spójrzmy najpierw na nie erozyjny przykład ruchu wód gruntowych., To jest z filmu, który zrobiłem, zanim kanał został nawet nazwany Practical Engineering. Woda spływa z lewej strony demo pod przeszkodą i dalej w prawo. Zauważ dwie ważne rzeczy: po pierwsze, ruch wody jest powolny. Nie ma zbyt wiele otwartej przestrzeni między tym piaskiem, więc potrzeba czasu, aby woda przez nie przepływała. Po drugie, piasek jest ograniczony. Nawet gdyby chciał się ruszyć, nie byłoby dokąd pójść.
Jeśli te dwa warunki odejdą, to wtedy zapadają się zapadki., Większość naturalnych zapadlisk występuje na obszarach z dużymi pokładami skał węglanowych, takich jak wapień. Przez długi czas wody gruntowe przepływające przez podłoże mogą rozpuszczać skałę, tworząc puste przestrzenie i otwarte tunele. W rzeczywistości tak powstaje większość jaskiń. Te tunele i pustki tworzą znaczącą zmianę charakteru przepływu wód gruntowych. Po pierwsze, pozwalają one na szybki przepływ wody, tak jak to byłoby przez rurę, czyniąc ją bardziej erozyjne. Po drugie, tworzą przestrzeń do zmywania gleby., W tych dwóch warunkach każda gleba pokrywająca funkcję rozpuszczania stwarza ryzyko erozji od wewnątrz, w końcu prowadząc do zapadliska.
ale nie wszystkie otwory zlewowe powstają w wyniku naturalnych procesów. W rzeczywistości wiele z najbardziej znanych zapadlisk w ostatnich czasach zostało wykonanych przez człowieka. Tak jak Jaskinia rozpuszczona w skale może działać jak rura i pozwalać wodom gruntowym odprowadzać glebę, rzeczywista rura może zrobić to samo. A rzeczywiste rury nie są ograniczone do obszarów o określonej geologii., Gdybyś mógł przyjrzeć się podpodłogowi dowolnego obszaru miejskiego, zobaczyłbyś kilometry rur wodociągowych, kanalizacyjnych i kanalizacyjnych. Niestety nie możemy zajrzeć do ziemi, więc zbudowałem tę demonstrację, żebyśmy mogli zobaczyć na własne oczy, jak to działa.
wystarczy odrobina osadnictwa lub przesunięcia, aby utworzyć otwór w jednej z tych rur i umożliwić rozpoczęcie wewnętrznej erozji. Woda poruszająca się przez rurę jest w stanie usunąć sąsiadującą glebę i przenieść ją. Zauważ, że na powierzchni nie ma sygnału, że coś jest nie tak., Wraz ze zmyciem większej ilości gleby pustka podpowierzchniowa rośnie. W zależności od rodzaju gleby i szybkości erozji, proces ten może potrwać dni do lat, zanim ktokolwiek zauważy. Wiele z naszych instalacji podziemnych znajduje się bezpośrednio pod jezdniami, a nawierzchnia często działa jako końcowy most nad lejem, ukrywając pustkę poniżej. To tylko kwestia czasu, zanim wszystko zostanie pochłonięte.
zapadliska nie są jedynym problemem spowodowanym erozją wewnętrzną., Specyficzny rodzaj erozji wewnętrznej zwany rurociągami jest najczęstszą przyczyną awarii ziemnych wałów i zapór, w tym tamy Teton w Idaho, która zabiła 11 osób i spowodowała miliardy dolarów szkód, gdy zawiodła w 1976 roku. Może kiedyś zbuduję demonstrację rurociągów do osobnego filmu. Erozja wewnętrzna może być naturalnym procesem, ale czasami zapadliska mogą tworzyć złe decyzje, złą budowę lub po prostu pecha z infrastrukturą wykonaną przez człowieka., To tylko jeden ze złożonych sposobów awarii, które inżynierowie muszą wziąć pod uwagę przy projektowaniu konstrukcji, która może wchodzić w interakcje z wodą, wielkim eroderem. Dziękuję za oglądanie, i daj mi znać, co myślisz!