Einige der komplexesten Tiefbauprobleme ergeben sich aus dem Zusammenspiel von Wasser und Boden. Es klingt banal, aber es besteht eine gute Chance, dass Sie Sinkhole in den Nachrichten gesehen haben. Wie ist es möglich, dass sich der Boden einfach öffnet und wahllos irgendetwas oder irgendjemanden schluckt, der zufällig in der Nähe ist?
Wir alle wissen, über erosion. Dies ist der Prozess, der Boden und Gestein aus der Erdkruste entfernt und an einen anderen Ort bewegt. Und es gibt viele Möglichkeiten, wie dies passieren kann: Wind, Erdrutsche, Abrieb und Geißel., Aber hier ist die Sache, nichts davon ist vergleichbar mit nur der Bewegung von Wasser. Wasser ist der große Eroder. Wenn Sie sich jemals fragen, wie dieses besondere Merkmal der Erde hier entstanden ist oder warum der Boden so geformt ist oder warum die Dinge so sind, wie sie sind, ist die Antwort meistens nur Wasser.
Die Fähigkeit von Wasser, Boden oder Gestein zu bewegen, hängt von mehreren Faktoren ab. Je schneller und turbulenter die Strömung ist, desto erosiver ist sie. Größere Partikel wie Kies und widerstandsfähiger gegen erosion als kleine Partikel wie Schlick oder Ton., Eine weitere wichtige Bodeneigenschaft ist der Zusammenhalt oder die Fähigkeit einzelner Partikel, aneinander zu haften. Lehmböden haben mehr Kohäsion als Sand und sind daher widerstandsfähiger gegen Erosion. Einige Lehmböden sind jedoch dispersiv, was bedeutet, dass sie auf natürliche Weise mit Wasser abgewaschen werden, was sie besonders anfällig für Erosion macht. Ich liebe den Standardtest für dispersive Böden, der buchstäblich nur einen Erdklumpen in eine Tasse Wasser fallen lässt und sieht, was passiert., Schließlich sind einige Materialien anstelle von physischer Erosion wie Zucker oder Salz in Wasser löslich und können mit der Zeit erodiert werden, indem sie sich im Grundwasser auflösen.
Die meisten von uns denken an Erosion auf der Erdoberfläche, aber Erosion kann auch im Untergrund auftreten. Tatsächlich haben Wissenschaftler und Ingenieure einen sehr kreativen Namen für einen solchen Prozess: interne Erosion. Wenn im Untergrund genau die richtigen Faktoren zusammenkommen, können einige sehr interessante Dinge auftreten, einschließlich Dolinen. Aber schauen wir uns zuerst ein nicht erosives Beispiel für Grundwasserbewegungen an., Dies ist ein von einem Video, das ich gemacht habe, bevor der Kanal sogar Practical Engineering genannt wurde. Wasser fließt von der linken Seite der Demo unter einem Hindernis und nach rechts. Beachten Sie zwei wichtige Dinge: Erstens ist die Bewegung des Wassers langsam. Es gibt nicht viel Freiraum zwischen all dem Sand, daher braucht es Zeit, bis Wasser durch ihn fließt. Zweitens ist der Sand begrenzt. Selbst wenn es sich bewegen wollte, würde es nirgendwo hingehen.
Wenn diese beiden Bedingungen verschwinden, passieren dann Dolinen., Die meisten natürlichen Dolinen treten in Gebieten mit großen Ablagerungen von Karbonatgesteinen wie Kalkstein auf. Über lange Zeiträume kann das Grundwasser, das durch den Untergrund fließt, das Gestein auflösen und Hohlräume und offene Tunnel bilden. Tatsächlich bilden sich so die meisten Höhlen. Diese Tunnel und Hohlräume schaffen eine signifikante Veränderung des Charakters der Grundwasserströmung. Erstens lassen sie Wasser schnell fließen, genau wie es durch ein Rohr fließen würde, wodurch es erosiver wird. Zweitens schaffen sie einen Raum zum Abwaschen des Bodens., Bei diesen beiden Bedingungen läuft jeder Boden, der einem Auflösungsmerkmal überlagert wird, Gefahr, von innen zu erodieren, was schließlich zu einem Sinkloch führt.
Aber nicht jedes Waschbecken Löcher wird durch natürliche Prozesse gebildet. In der Tat wurden viele der berühmtesten Dolinen der letzten Zeit von Menschen gemacht. Genau wie eine im Grundgestein gelöste Höhle wie eine Pfeife wirken und das Grundwasser den Boden wegtragen kann, kann eine tatsächliche Pfeife dasselbe tun. Und tatsächliche Rohre sind nicht auf Bereiche mit einer bestimmten Geologie beschränkt., Wenn Sie einen Blick in den Untergrund eines Stadtgebiets werfen könnten, würden Sie kilometerlange Wasser -, Abwasser-und Regenwasserabflussrohre sehen. Leider können wir nicht in den Boden sehen, also habe ich diese Demonstration gebaut, damit wir selbst sehen können, wie das funktioniert.
Alles, was es braucht, ist ein wenig Abrechnung oder Verschiebung, um eine Öffnung in einem dieser Rohre zu schaffen und interne Erosion zu starten. Wasser, das sich durch das Rohr bewegt, kann den angrenzenden Boden entfernen und wegtragen. Beachten Sie, dass es kein Signal auf der Oberfläche, dass etwas schief ist., Wenn mehr Boden weggespült wird, wächst die unterirdische Leere. Abhängig von der Art des Bodens und der Geschwindigkeit der Erosion kann dieser Prozess Tage bis Jahre dauern, bevor jemand es bemerkt. Viele unserer unterirdischen Versorgungsunternehmen befinden sich direkt unter Straßen, und das Pflaster fungiert oft als letzte Brücke über dem Sinkloch und versteckt die Leere darunter. Es ist nur eine Frage der Zeit, bis alles oben Genannte verschluckt ist.
Dolinen sind nicht das einzige Problem, das durch interne Erosion verursacht wird., Eine bestimmte Art von innerer Erosion, die als Rohrleitungen bezeichnet wird, ist die häufigste Fehlerursache für irdene Dämme und Dämme, einschließlich des Teton Dam in Idaho, der 11 Menschen tötete und Milliarden von Dollar Schaden verursachte, als er 1976 versagte. Vielleicht baue ich eines Tages eine Rohrleitungsdemonstration für ein separates Video. Interne Erosion kann ein natürlicher Prozess sein, aber manchmal können sich Dolinen zu schlechten Entscheidungen, schlechter Konstruktion oder einfach nur Pech mit von Menschen gemachter Infrastruktur bilden., Es ist nur einer der komplexen Fehlermodi, die Bauingenieure berücksichtigen müssen, wenn sie eine Struktur entwerfen, die mit Wasser interagieren könnte, dem großen Eroder. Danke fürs Zuschauen und lass mich wissen, was du denkst!