Проседание - Subsidence

Не путать с Оседание атмосферы.
Обветшавший дом, называемый Кривой дом, результат проседания горных выработок в 19 веке в Стаффордшире, Англия.
Мам Тор дорога разрушена проседанием и срезать, возле Castleton, Дербишир

Проседание представляет собой внезапное опускание или постепенное оседание поверхности земли с незначительным горизонтальным движением или без него. Определение проседания не ограничивается скоростью, величиной или площадью, вовлеченной в нисходящее движение. Это может быть вызвано естественными процессами или деятельностью человека. К первым относятся различные карст явления, оттаивание вечная мерзлота, укрепление, окисление органических почв, медленное коробление земной коры (изостатическая регулировка ), нормальный сбой, кальдера проседание или выход жидкой лавы из-под твердой корки. Человеческая деятельность включает подземные добыча полезных ископаемых или добыча подземных флюидов, e. г. нефть, натуральный газ, или же грунтовые воды.[1][2] Проседание грунта вызывает глобальную озабоченность геологи, инженеры-геотехники, геодезисты, инженеры, градостроители, землевладельцы и общественность в целом.[3]

Причины

Растворение известняка

Оседание часто вызывает серьезные проблемы в карст местности, где растворение известняк потоком жидкости в недрах создает пустоты (т.е. пещеры ). Если крыша пустоты станет слишком слабой, она может обрушиться, и лежащие выше скала и земля упадут в пространство, вызывая проседание поверхности. Этот тип проседания может вызвать воронки которые могут достигать глубины многих сотен метров.

Добыча полезных ископаемых

Несколько видов подземная разработка и, в частности, методы, которые намеренно вызывают обрушение извлеченной пустоты (например, извлечение колонны, разработка длинных забоев и любой горная промышленность метод, который использует «обрушение», такое как «обрушение блоков» или «подуровневое обрушение») приведет к просадке поверхности. Проседание, вызванное горными работами, относительно предсказуемо по своей величине, проявлению и размаху, за исключением случаев внезапного обрушения опоры или приповерхностного туннеля (обычно очень старые выработки[4]). Оседание, вызванное добычей полезных ископаемых, почти всегда очень локализовано на поверхности над заминированным районом, а также имеет запас снаружи.[5] Вертикальная величина проседания сама по себе обычно не вызывает проблем, за исключением случая дренажа (включая естественный дренаж) - скорее, это связанные поверхностные деформации сжатия и растяжения, кривизна, наклоны и горизонтальное смещение, которые являются причиной наихудшего. ущерб окружающей среде, зданиям и инфраструктуре.[6]

Там, где планируется горнодобывающая деятельность, проседание, вызванное горными работами, может быть успешно устранено при сотрудничестве всех заинтересованных сторон. Это достигается за счет сочетания тщательного планирования горных работ, принятия превентивных мер и проведения ремонтных работ после горных работ.

Стабилизация поврежденных домов над подземной шахтой в Браденвилле, штат Пенсильвания, США
Типы просадок грунта

Добыча природного газа

Если натуральный газ извлекается из месторождение природного газа начальное давление (до 60 МПа (600 бар )) в поле с годами упадет. Давление помогает поддерживать слои почвы над полем. Если газ добывается, перекрывающее давление осадок уплотняется и может привести к землетрясения и просадки на уровне земли.

Поскольку эксплуатация Slochteren (Нидерланды ) месторождение газа, начатое в конце 1960-х годов, уровень земли на площади 250 км² упал на нынешний максимум на 30 см.[7]

Землетрясение

Проседание земли во время землетрясения может происходить по-разному. Во время землетрясения большие площади суши могут резко осесть из-за смещения вдоль линий разломов. Проседание земли также может происходить в результате оседания и уплотнения рыхлых отложений в результате сотрясения землетрясения.[8]

В Управление геопространственной информации Японии сообщили о немедленном оседании, вызванном Землетрясение Тохоку 2011 г..[9] В северной части Японии на берегу моря наблюдалось проседание на 0,50 м (1,64 фута). Тихий океан в Мияко, Тохоку, в то время как Рикузентаката, Иватэ измеренный 0,84 м (2,75 фута). На юге в Сома, Фукусима 0,29 м (0,95 фута). Максимальное проседание составило 1,2 м (3,93 фута) вместе с горизонтальным диастрофизм до 5,3 м (17,3 фута) на Полуостров Ошика в Префектура Мияги.[10]

Проседание, связанное с грунтовыми водами

Долина Сан-Хоакин проседание
Основная статья: Проседание, связанное с грунтовыми водами

Проседание, связанное с грунтовыми водами, - это проседание (или опускание) земли в результате добычи грунтовых вод. Это растущая проблема в развивающемся мире, поскольку в городах растет население и увеличивается водопотребление без надлежащего регулирования и обеспечения соблюдения насосных норм. По одной из оценок, 80% серьезных проблем проседания земель связаны с чрезмерным извлечением грунтовых вод,[11] делая это растущей проблемой во всем мире.

Колебания грунтовых вод также могут косвенно влиять на разложение органического материала. Жилье низины, такие как прибрежный или дельта равнины, требует дренаж. В результате аэрация почва приводит к окислению его органических компонентов, таких как торф, и этот процесс разложения может вызвать значительное проседание земли. Это особенно актуально, когда уровни грунтовых вод периодически адаптируются к проседанию, чтобы поддерживать желаемый уровень. ненасыщенная зона глубины, подвергая все больше и больше торфа воздействию кислорода. Кроме того, осушенные почвы консолидировать в результате увеличения эффективный стресс.[12][13] Таким образом, проседание земли может стать самовоспроизводящимся со скоростью до 5 см / год. Управление водными ресурсами раньше настраивались в первую очередь на такие факторы, как урожай Оптимизация, но, в различной степени, также должно быть принято во внимание предотвращение проседания.

Сбой вызванный

Когда на Земле существуют дифференциальные напряжения, их можно компенсировать либо геологическое нарушение в хрупком корка, или пластичный течь в более горячее и жидкое мантия. В случае возникновения разломов в висячей стене нормальных разломов может произойти абсолютное проседание. В обратном направлении или надвиговых разломах, относительное проседание может быть измерено в подошве.

Изостатическое проседание

Корка плавно плавает в астеносфера, с соотношением массы ниже «поверхности», пропорциональной его собственной плотности и плотности астеносферы. Если масса добавляется к локальному участку корки (например, через отложение ), корка опускается, чтобы компенсировать и поддерживать изостатический баланс.

Противоположность изостатическому опусканию известна как изостатический отскок - действие земной коры, возвращающейся (иногда в течение тысяч лет) в состояние изостояния, например, после таяния больших ледяных щитов или высыхания больших озер после последний ледниковый период. Озеро Бонневиль - известный пример изостатического отскока. Из-за веса воды, когда-то находившейся в озере, земная кора опустилась почти на 200 футов (61 м), чтобы поддерживать равновесие. Когда озеро высохло, корка восстановилась. Сегодня в Озеро Бонневиль, центр бывшего озера примерно на 200 футов (61 м) выше, чем края бывшего озера.

Сезонные эффекты

Смотрите также: Керамзитовая глина

Многие почвы содержат значительное количество глины. Из-за очень маленького размера частиц на них влияют изменения влажности почвы. Сезонное высыхание почвы приводит к уменьшению как объема, так и поверхности почвы. Если фундамент здания находится выше уровня, достигаемого сезонной сушкой, он сдвигается, что может привести к повреждению здания в виде сужающихся трещин.

Деревья и другая растительность могут оказывать значительное местное влияние на сезонное высыхание почв. В течение нескольких лет по мере роста дерева происходит кумулятивное высыхание. Это может привести к обратному проседанию, известному как вспучивание или вздутие почвы, когда дерево опускается или падает. По мере того, как кумулятивный дефицит влаги устраняется, который может длиться до 25 лет, уровень поверхности вокруг дерева будет повышаться и расширяться в поперечном направлении. Это часто приводит к повреждению зданий, если фундамент не был усилен или спроектирован таким образом, чтобы справиться с этим эффектом.

Воздействия

Тонущие города

Этот раздел представляет собой отрывок из Тонущие города[редактировать]
Драйверы, процессы и воздействия тонущих городов[14]
Тонущие города городская среда, которая находится под угрозой исчезновения из-за ее быстро меняющейся пейзажи. Наибольший вклад в то, что эти города становятся непригодными для жизни, - это совокупный эффект изменение климата (проявляется через повышение уровня моря, усиливающиеся бури и штормовые нагоны), проседание земли и ускоренное урбанизация.[15] Многие из крупнейших и наиболее быстрорастущих городов мира расположены вдоль рек и побережий, что подвергает эти средоточия экономической и культурной деятельности опасности стихийных бедствий. Поскольку страны продолжают инвестировать в эти города людей, активы и инфраструктуру, потенциальные убытки в этих областях также увеличиваются.[16] Тонущие города должны преодолеть серьезные препятствия, чтобы должным образом подготовиться к сегодняшнему динамичному климату окружающей среды.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Neuendorf, K. K. E., J. P. Mehl, Jr., and J. A. Jackson, eds. (205) Глоссарий геологии (5-е изд.) Александрия, Вирджиния, Американский геологический институт. 779 с. ISBN  0-922152-76-4
  2. ^ Галлоуэй, Д.Л., Джонс, Д.Р. и Ингебритсен, С.Е., 1999. Проседание земли в США. Циркуляр 1182. Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США, Рестон, Вирджиния. 177 с.
  3. ^ Национальный исследовательский совет, 1991. Снижение потерь от проседания земли в США. Национальная академия прессы. 58 с.
  4. ^ Herrera, G .; Tomás, R .; López-Sánchez, J.M .; Delgado, J .; Mallorquí, J .; Duque, S .; Mulas, J. Расширенный анализ DInSAR по горнодобывающим районам: тематическое исследование La Union (Мерсия, Юго-Восточная Испания). Инженерная геология, 90, 148-159, 2007.
  5. ^ «Окончательные рекомендации по жилищному строительству (Новый Южный Уэльс), том 1» (PDF). Получено 2012-11-19.
  6. ^ Г. Эррера, М. Альварес Фернандес, Р. Томас, К. Гонсалес-Нициеса, Х. М. Лопес-Санчес, А. Э. Альварес Виджил. Судебно-медицинский анализ зданий, пострадавших от проседания горных выработок, на основе дифференциальной интерферометрии (Часть III). Анализ технических отказов 24, 67-76, 2012.
  7. ^ Лекция о проседании В архиве 2004-10-30 на Wayback Machine
  8. ^ «Оседание земель в результате землетрясения». Получено 2018-06-25.
  9. ^ 平 成 23 年 (2011 年) 東北 地方 太平洋 沖 地震 に に 伴 う 地盤 沈下 調査 [Оседание земли, вызванное землетрясением и цунами Тохоку 2011 года] (на японском языке). Управление геопространственной информации Японии. 2011-04-14. Получено 2011-04-17.
  10. ^ Дата отчета 19 марта 2011 г., [1] Диастрофизм в Полуостров Ошика на Землетрясение и цунами в Тохоку 2011 г., Диастрофизм по вертикали 2011-03-11 M9.0, Диастрофизм по горизонтали 2011-03-11 M9.0 Управление геопространственной информации Японии
  11. ^ Информационный бюллетень USGS-165-00 декабрь 2000 г.
  12. ^ Tomás, R .; Márquez, Y .; Lopez-Sanchez, J.M .; Delgado, J .; Blanco, P .; Mallorquí, J.J .; Мартинес, М .; Herrera, M .; Мулас, Дж. Картирование проседания грунта, вызванного водоносным горизонтом чрезмерная эксплуатация с использованием передовой дифференциальной интерферометрии SAR: тематическое исследование Vega Media на реке Сегура (юго-восточная часть Испании). Дистанционное зондирование окружающей среды, 98, 269-283, 2005
  13. ^ Р. Томас, Г. Эррера, Дж. М. Лопес-Санчес, Ф. Висенте, А. Куэнка, Х. Дж. Майорки. Исследование проседания земли в городе Ориуэла (юго-восток Испании) с использованием данных PSI: распределение, эволюция и корреляция с обусловливающими и пусковыми факторами. Инженерная геология, 115, 105-121, 2010.
  14. ^ Erkens, G .; Bucx, T .; Dam, R .; de Lange, G .; Ламберт, Дж. (12 ноября 2015 г.). «Тонущие прибрежные города». Труды Международной ассоциации гидрологических наук. Copernicus GmbH. 372: 189–198. Дои:10.5194 / piahs-372-189-2015.
  15. ^ Фукс, Роланд (июль 2010 г.). «Города в опасности: прибрежные города Азии в эпоху изменения климата». Проблемы Азиатско-Тихоокеанского региона. 96: 1–12.
  16. ^ Сундерманн, Л., Шельске, О., и Хаусманн, П. (2014). Помните о риске - Глобальный рейтинг городов, которым угрожают стихийные бедствия. Swiss Re.