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科学家解释如何熬出地震粥

2018-10-29 12:24:49

科学家解释如何熬出地震“粥”

原标题:科学家解释如何熬出地震“粥”

2011年,新西兰克赖斯特彻奇市发生5.8级地震后,一辆卡车陷在液化地面中。

图片来源:Simon Baker

本报讯在一次地震中,地面不仅会震动和摇晃,一些地方固态的土地会变成液体,吞噬汽车和道路,甚至推倒建筑物。这种“液化”现象是地震有破坏性的一部分。科学家一直试图研究该现象,但研究人员近日表示,很多先前的实验是有缺陷的,未能准确反映真实场景。

类似沙子的沉积物颗粒受地震力作用后,会有变得更紧密的趋势,这种趋于紧密的作用使孔隙压力猛增,土层丧失抗剪强度和承载能力,变成像液体一样。但所有的沉积物不能一概而论。科学家和工程师设计出方案和模型检验不同的沉积物,以弄清液化有可能在那里发生。这有助于城市规划者在建设重要基础设施(例如水坝、输气管道)时避开易发生液化的区域。这些知识还有助于科学家设计出能降低液化风险的方法。

但美国洛杉矶市南加州大学副教授、岩土工程师Amy Rechenmacher表示,在这些实验中,对物理现象的理解是不完整的。Rechenmacher的同事Daniel Lakeland说:“人们对液化的认知是不正事实上,在地震发生时,水会经由沉积物颗粒流走。

为了更好地了解液化现象,该团队建立了一个模型——更精确地还原现实生活中的场景。该模型显示,随着颗粒物中水的压力不断增大,水流动的速度几乎和地震作用力的累积的速度一样快。研究人员将把该结果发表于《皇家学会学报A》5月刊上。

Lakeland说:“水流经的地方容易发生液化。如果你忽略了水的流动,那么你关注到的仅仅是地震对沉积物的挤压作用。”由于没有捕捉到这一关键的物理现象,很多实验室测试未能正确解释液化作用。根据这些实验,科学家无法准确指出地震时那些区域是安全或危险的,很难减轻地震造成的损失。

加州大学戴维斯分校教授、岩土工程师Ross Boulanger认为,Lakeland提出了一个很重要的观点。“我认为他们的模型很好地捕捉到了这个重要的物理现象。因为实验室测试根本没有对流体流动做出解释。”

Lakeland表示,曾有人在一些实验中观察到流体流动的效应,但没有人对此作出合理解释。“现在我们有信心说,我们已经捕捉到地震过程中所有的物理现象。”(段融)

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稿源:人民

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