Talajfolyósodás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
A földrengés következtében cseppfolyóssá váló talaj lökte felfelé a csatornát

A talajfolyósodás (idegen szóval szoliflukció) elsősorban földrengések során előforduló jelenség, amelynek során a vízzel telített talaj hirtelen szilárd halmazállapotból folyós halmazállapotúvá válik. A talajfolyósodás jelensége[1][2] elsősorban laza szemcsés vagy közepesen kötött, rossz vízelvezetésű talajokat érint, mint pl. homok, üledékes homok vagy vízzáró talajréteget tartalmazó homok és kavics.[3]

Erős rázkódás vagy a földrengéseket kísérő rezgéshullámok hatására a talaj tömörödni kezd, a szemcsék közötti hézagok térfogata lecsökken. Ha ezek a pórusok korábban vízzel voltak telítve, akkor a pórusvíz nyomása megnő. Amennyiben ez a terhelés rövid időn belül többször is előfordult, tipikusan egy földrengés során, akkor a pórusvíz nyomása elérheti a felette lévő talajrétegek nyomását és a talaj úgy kezd viselkedni, mint egy viszkózus folyadék. A folyósodás hatására a talaj elveszti teherhordó szilárdságát és nagy deformációkat szenved.

A talajfolyósodásra leginkább hajlamos talajok a fiatal, üledékes, homokos vagy löszös talajok (amelyek Magyarország nagy részét is borítják), amelyek több méter vastag rétegben fekszenek és vízzel teltek. Ezek a leggyakrabban folyómedrek mellett, tavak vagy tengerek partján vagy olyan helyen fordulnak elő, ahol a szél homokot vagy löszt halmozott fel. A földrengések mellett a talajfolyósodás okozza a folyós homok vagy „fosóhomok” néven ismert jelenséget.

A talajszemcsék közötti távolság és a közöttük elhelyezkedő víz mennyiségétől függően a talajok kétféleképpen reagálnak a nyomásra. Az első esetben a laza szemcsés homok az első nyomás hatására folyósodik, azonnal elveszti szilárdságát és folyadék módjára kezd viselkedni. A második esetben a talaj kezdetben a nyomás hatására megkeményedik, azonban ha a nyomás ciklikusan ismétlődik (pl. földrengések talajhullámai) és a ciklusok között a nyomás nem csökken, akkor bekövetkezik a ciklikus talajfolyósodás. A folyósodás mértéke ebben az esetben függ a talaj sűrűségétől, a nyomásciklusok mértékétől és idejétől, illetve a talajban felhalmozódott feszültségtől.

A belső kohéziótól mentes talaj ellenállása a folyósodással szemben függ a talaj sűrűségétől, a talaj kezdeti nyomásától, a talaj szemcsézettségétől és szerkezetétől, a talajt érő nyomás nagyságától és időtartamától, valamint a feszültségcsökkenés mértékétől.[4]

Bár a talajfolyósodás jelenségét már régen felismerték, pusztító hatására a japán Niigata várost ért 1964-es földrengés hívta fel a figyelmet. Ugyancsak nagy szerepet játszott a talajfolyósodás az 1989-es san francisco-i földrengés során a város egy részének lerombolásában. A mai Magyarország területén a történelmi feljegyzések szerint négy alkalommal tapasztaltak talajfolyósodást (Komárom 1763., Mór 1810., Kecskemét 1911., Dunaharaszti 1956.), de nyomait fiatal üledékekben is megtalálták.

A talajfolyósodás fajtái[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Földrengés során[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az Egyesült Államok kormányának Földrajzi Intézete (USGS) által készített térkép San Francisco környékéről, amely a folyósodás lehetséges előfordulási helyeit mutatja be. A legveszélyeztetettebb térségek általában sűrűn lakottak.

A talajfolyósodás egyik gyakori és igen veszélyes kísérőjelensége a földrengéseknek. A rengéshullámok okozta feszültségnövekedés megnöveli a talajban lévő víz nyomását, amelynek következtében az elveszti szilárdságát és nagy sűrűségű folyadékhoz hasonlóan kezd viselkedni. Ha a vízzel átitatott talaj fölött száraz záróréteg helyezkedik el, a folyós talaj gyakran áttöri azt és ún. homokvulkánt hoz létre. A beépített területeken a folyósodás miatt az épületek megsüllyednek vagy megdőlnek, szélsőséges esetben elsüllyednek.

Folyóhomok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A folyóhomok ott alakul ki, ahol a laza szerkezetű homokos talaj vízzel telítődik és hirtelen nyomás hatására a homoly folyósság válik és elveszti szilárdságát. A folyóhomokot általában magas vagy felfelé folyó talajvíz, föld alatti forrás vagy földrengés következtében kialakuló vízfolyás hozhatja létre. A vízzel telített talaj szilárdnak tűnik egészen addig, amíg hirtelen nyomás vagy sokk (pl. egy személy rásétál) bekövetkezik a folyósodás. Ekkor a homokszemcséket vékony vízréteg veszi körül és sűrű, szivacsos folyadékot képeznek. A folyóhomokba kerülő tárgyak és személyek elsüllyednek, illetve abban a rétegben fognak "lebegni", ahol a kiszorított homok/víz keverék tömege megegyezik tömegükkel.

Folyóagyag[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A folyóagyag vagy más néven Leda agyag az agyagos talajok egyik ritka formája, amely képes arra, hogy viszonylag szilárd állapotból pillanatok alatt folyadékká váljon külső behatás eredményeként. A folyóagyag nyugalmi formájában vízzel telített zselére emlékeztet és ebben az állapotban formálható. Ha egy kézben tartott agyagtéglát megütnek, akkor a nyomásváltozás hatására a folyóagyag azonnal elveszti szilárdságát és nagy viszkozitású folyadékká változik. Ennek a spontán folyósodásnak a magyarázata, hogy a folyóagyagnak igen magas, 80% körüli a víztartalma. Szilárd szerkezetét a magas víztartalom ellenére azért tudja megőrizni, mert a felületi feszültség összetartja a vízzel borított agyagszemcséket. Amikor egy külső behatás megtöri az agyag szerkezetét, akkor magas víztartalmának megfelelően folyós halmazállapotot vesz fel.

A folyóagyag elsősorban Oroszországban, Kanadában, Alaszkában, Norvégiában, Svédországban és Finnországban található.

Zavaros áramlatok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A víz alatti földcsuszamlások ún. zavaros áramlatot (turbidity current) hoznak létre, amelyben a vízzel telített üledékek a gravitáció hatására lefelé csúsznak. Ennek egyik példája 1929-ben a Grand Banks földrengés után fordult elő Újfundland partjainál. Percekkel a földrengés után a közelben lefektetett transzatlanti tenger alatti telefonvezetékek egymás után, sorozatban elszakadtak - a földrengés epicentrumától távolodva, a lejtő irányában. Összesen 12 kábel szakadt el 28 helyen. A vizsgálatok kimutatták, hogy a víz alatti földcsuszamlás sebessége elérte a 100 km/órát, és a „zavaros áramlat” összesen 600 km-t tett meg a földrengés epicentrumától a kontinentális talapzaton lefelé haladva.[5]

A talajfolyósodás hatásai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A talajfolyósodás különféle módon eredményezhet károkat az épületekben,[6] A talajfolyódás érintheti az épületek alapzatát, amely hirtelen elvesztheti alátámasztó képességét, ami az épület hirtelen helyzetváltozását, megsüllyedését eredményezheti. A talajfolyósodás eredményeként a föld alatti vezetékek, a víz- és a szennyvízhálózat is megsérülhet, de az is előfordulhat, hogy az elfolyósodott talaj kilöki a vezetékeket és a csatornákat. A folyóssá vált talaj betörhet az épületekbe és megrongálhatja az elektromos rendszert vagy magát az épület struktúráját.

A talajfolyósodás másik hatása, hogy talajcsuszamlást idézhet elő. Az 1989-es san francisco-i földrengés során a talajfolyósodás volt az egyik fő oka a Marina district nevű körzet pusztulásának.

Jegyzetek[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. Jefferies, M. and Been, K. (Taylor & Francis, 2006) Soil Liquefaction [1]
  2. Győri Erzsébet, Tóth László, Katona Tamás: A FELSZÍNI LAZA RÉTEGSOR HATÁSA A FÖLDRENGÉSEK ÁLTAL OKOZOTT GYORSULÁSOKRA (2. o.)
  3. Youd, T.L., and Idriss, I.M. (2001). "Liquefaction Resistance of Soils: Summary report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 127(4), 297-313
  4. Robertson, P.K., and Wride, C.E. (1998). "Evaluating Cyclic Liquefaction Potential using the cone penetration test." Canadian Geotechnical Journal, Ottawa, 35(5), 442-459.
  5. Bruce C. Heezen and Maurice Ewing, “Turbidity Currents and Submarine Slumps, and the 1929 Grand Banks Earthquake,” American Journal of Science, Vol. 250, December 1952, pp. 849–873.
  6. Damage Caused by EarthQuakes

Külső hivatkozások[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]