Τι είναι η υποθήκη;

Η υποβάθμιση είναι η προς τα κάτω κίνηση της επιφάνειας του εδάφους σε σχέση με μια οντότητα όπως η στάθμη της θάλασσας. Με άλλα λόγια μπορεί να περιγραφεί ως η προς τα κάτω μετατόπιση της επιφάνειας του εδάφους. Η υποβάθμιση είναι ένα φαινόμενο που επηρεάζει κατοίκους, γεωλόγους, ιδιοκτήτες επιχειρήσεων, επιθεωρητές και γεωτεχνικούς μηχανικούς.

Η υποτέλεια προκαλείται τόσο από φυσικά φαινόμενα όσο και από συνθήκες που δημιουργούνται από τον άνθρωπο. Οι διεργασίες που σχετίζονται με τον άνθρωπο και θα προκαλέσουν καθίζηση περιλαμβάνουν την εξόρυξη, την αφαίρεση του φυσικού αερίου και την υπερφόρτωση των υπογείων υδάτων. Οι φυσικές διεργασίες που προκαλούν καθίζηση περιλαμβάνουν σεισμούς, μετακίνηση αποθεμάτων υπογείων υδάτων, διάβρωση και συμπύκνωση εδάφους, μεταξύ πολλών άλλων. Οι επιπτώσεις της καθίζησης μπορούν να παρατηρηθούν σε μεγάλες περιοχές όπως μια πολιτεία ή μια ολόκληρη επαρχία, ή μπορεί να συμβεί σε μικρές περιοχές όπως η γωνία του κήπου της κουζίνας σας.

Η διάλυση του ασβεστόλιθου

Η υποβάθμιση είναι πολύ συχνή στις περιοχές που σχηματίζονται με διαλυτά πετρώματα όπως ο γύψος και ο ασβεστόλιθος. Αυτά τα εδάφη αναφέρονται ως καρστ. Οι αναφερόμενοι βράχοι διαλύονται αφήνοντας πίσω τους κενά. Οι στέγες σε αυτά τα κενά εξασθενούν με τον χρόνο που καταρρέει. Για να γεμίσετε τον αριστερό χώρο, τα πετρώματα ή η γη στην κορυφή των κενών οροφών θα πέσουν επίσης αφήνοντας μια ανομοιογενή επιφάνεια εδάφους λόγω της μετατόπισης. Η υποδιαίρεση με διάλυση προκαλεί τη δημιουργία καταβόθρων.

Εξόρυξη

Οι μέθοδοι εξόρυξης που απαιτούν την εκσκαφή σηράγγων στο έδαφος για την επίτευξη ορυκτών (υπόγεια εξόρυξη) είναι αυτό που προκαλεί καθίζηση. Αυτές οι μέθοδοι εξόρυξης χρησιμοποιούν διαδικασίες όπως fracking, εκσκαφή πυλώνων, οι διάφοροι τύποι εξόρυξης σπηλαίων και εξορυκτικών τοιχωμάτων προκαλώντας έτσι την κατάρρευση της επιφάνειας στην κορυφή. Η υποβάθμιση που προκαλείται από την εξόρυξη μπορεί να προβλεφθεί από την άποψη της αντοχής και της έκτασης της ζημίας, εκτός από την περίπτωση κατάρρευσης ενός στύλου ή μιας σήραγγας κοντά στην επιφάνεια. Αυτό συμβαίνει κυρίως σε πολύ παλιά ορυχεία. Η έκταση εκδήλωσης σε μια τέτοια καθίζηση είναι μόνο στην άμεση τοποθεσία των ορυχείων και μια πολύ μικρή περιοχή γύρω από αυτήν.

Η υπονόμευση λόγω εξόρυξης μπορεί εύκολα να καταπολεμηθεί όταν όλοι οι ενδιαφερόμενοι συνεργάζονται. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τον προσεκτικό σχεδιασμό της εξορυκτικής διαδικασίας, τη λήψη προληπτικών μέτρων στα προβλεπόμενα αδύνατα σημεία και την επισκευή των ορυχείων μετά την ολοκλήρωση της εξόρυξης.

Εξόρυξη φυσικού αερίου

Ένα ορυκτό πεδίο φυσικού αερίου έχει πίεση μέχρι 60 MPa (600 bar). Η πίεση πέφτει κατά τη διάρκεια των ετών καθώς η εξόρυξη συνεχίζεται. Η παρουσία της πίεσης του αερίου σημαίνει επίσης ότι τα στρώματα εδάφους πάνω από τα κενά αέριων υποστηρίζονται καλά. Η πίεση στα χωράφια μειώνεται εξαιτίας της εξαγωγής, πράγμα που σημαίνει ότι η πίεση που προκαλείται από τη μεταφορά των ανώμαλων επιφανειών του εδάφους καθίσταται αφόρητη. Εάν συμβεί αυτό, τότε η καθίζηση είναι αναπόφευκτη.

Ένα καλό παράδειγμα είναι το πεδίο Slochterengas στις Κάτω Χώρες. Η εξόρυξη ξεκίνησε στην περιοχή αυτή στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Έκτοτε, λόγω της μείωσης της πίεσης κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, το επίπεδο της επιφάνειας του εδάφους έχει μειωθεί κατά 30cm. Η έκταση της καθίζησης έχει βιώσει μια έκταση 250 km².

Σεισμοί

Οι σεισμοί είναι γνωστό ότι προκαλούν καθίζηση της επιφάνειας του εδάφους. Όταν συμβαίνουν σεισμοί, δημιουργούνται κατάγματα που σημαίνουν τις γραμμές κατά μήκος των οποίων κινήθηκε η κρούστα. Αυτά τα κατάγματα ονομάζονται βλάβες. Η υποβάθμιση ως αποτέλεσμα των σεισμών μπορεί να προκληθεί από την κατερχόμενη κάθετη κίνηση μιας πλευράς ενός σφάλματος. Ανάλογα με το μήκος του σφάλματος, η καθίζηση μπορεί να επηρεάσει πολύ μεγάλες επιφάνειες. Η υποκένωση θα προέκυπτε επίσης λόγω των επιπτώσεων της ανάδευσης του εδάφους. Η ανακίνηση προκαλεί τη χαλάρωση των χαλαρών σωματιδίων και χαλάει τη δύναμη που είχαν για να φέρουν τα σωματίδια επάνω τους.

Η Αρχή Γεωγραφικών Πληροφοριών της Ιαπωνίας παρατήρησε και ανέφερε την καθίζηση αμέσως μετά το σεισμό του Tōhoku το 2011. Παρατηρήθηκε μείωση κατά 0, 50 μ. (1, 64 πόδια) στη Βόρεια Ιαπωνία σε περιοχές κοντά στην ακτή του Ειρηνικού Ωκεανού. Η μέγιστη καθίζηση που προκλήθηκε από τον σεισμό Tōhoku ήταν 1, 2 m (3, 93 πόδια) σε συνδυασμό με την παραμόρφωση του φλοιού της γης έως και 5, 3 m (17, 3 πόδια)

Υπόγεια υπόγειων υδάτων

Τα υπόγεια ύδατα, τα οποία είναι η κύρια πηγή νερού στη Γη, αποθηκεύονται σε δοχεία που μοιάζουν με πολύ μεγάλο σφουγγάρι. Καθώς οι άνθρωποι συνεχίζουν να χρησιμοποιούν νερό από αυτές τις δεξαμενές, το βρόχινο νερό αντικαθιστά το χρησιμοποιούμενο κομμάτι. Εάν χρησιμοποιείται νερό πολύ γρήγορα, σε σύγκριση με το ρυθμό αντικατάστασης από τη βροχή, τότε η γη πάνω από τη δεξαμενή θα μπορούσε να συμπτύσσεται για να γεμίσει το χώρο που αφήνεται πίσω από το νερό.

Ένας άλλος παράγοντας που συνεισφέρει είναι η κατοχή των πεδινών και των παράκτιων πεδιάδων που χρειάζονται αποστράγγιση πριν από την κατοίκηση. Η αποστράγγιση των εδαφών εκθέτει τα συστατικά του εδάφους στην οξείδωση και την αποσύνθεση ως αποτέλεσμα. Η αποσυντιθέμενη οργανική ύλη γίνεται πολύ αδύναμη και δεν είναι σε θέση να αποκλείσει οποιοδήποτε βάρος, οδηγώντας έτσι σε καθίζηση.

Επιπλέον, αυτά τα στραγγιζόμενα εδάφη εδραιώνονται λόγω της δύναμης που προκαλείται από τη δική τους αποτελεσματική καταπόνηση. Καθώς το νερό αποστραγγίζεται έξω από το έδαφος, περισσότερα σωματίδια χώματος συμπιέζονται μεταξύ τους λόγω της αποτελεσματικής πίεσης.

Αυτό το είδος καθίζησης μπορεί να αντιμετωπιστεί εάν λαμβάνονται υπόψη παράγοντες όπως η βελτιστοποίηση της καλλιέργειας. Η κατοίκηση χαμηλής γης, βαλτώδεις περιοχές ή παράκτιες περιοχές θα πρέπει επίσης να ρυθμίζεται από τις αρμόδιες αρχές.

Ελαττώνοντας και αναδιπλώνοντας επαγόμενη υποτέλεια

Τα πτυχώσεις είναι προσκρούσεις στα βράχια που συμβαίνουν λόγω των δυνάμεων συμπίεσης, ενώ τα σφάλματα είναι ρωγμές που εμφανίζονται σε βράχους λόγω της αντίθετης τάσης. Ο γεωλογικός ορισμός των βλαβών είναι ένα κάταγμα ή ασυνέχεια σε έναν όγκο γήινης πέτρας επί της οποίας υπήρξε τεράστια μετατόπιση που προκλήθηκε από τη μετακίνηση της βράχου. Όταν εμφανίζονται διαφορετικές τάσεις στον πυρήνα της γης, αυτή η πίεση είναι προσαρμοσμένη είτε από την εμφάνιση σφαλμάτων είτε από το σχηματισμό σηράγγων που προσφέρουν κίνηση για τον θερμαινόμενο μανδύα.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι σφαλμάτων, όπως είναι οι κανονικές, οι αντίστροφοι και τα ελαττώματα απελπισίας. Η διαφορά είναι ότι ο τύπος σφάλματος θα καθορίσει την κατεύθυνση της αλλαγής γης. Είναι γνωστό ότι υπάρχουν κανονικές βλάβες που μετατοπίζουν τη μία πλευρά του βράχου προς τα πάνω ενώ η άλλη πλευρά πέφτει προς τα κάτω. Αυτό που παρατηρείται στην επιφάνεια του εδάφους είναι η διάσπαση της γης πάνω από τις ρωγμές που θα χωρίσει σε δύο κατευθύνσεις.

Τα σφάλματα και οι πτυχές αναπτύσσονται εδώ και χιλιάδες χρόνια, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό το είδος καθίζησης δεν μπορεί να βιωθεί ούτε σε μια γενιά μιας ζωής.

Ισοστατική υπόνοια

Η επιφάνεια της γης επιπλέει στην ασηνόσφαιρα εξισορροπώντας τη μάζα κάτω από την επιφάνειά της και τη δική της πυκνότητα με αυτήν της ασηνόσφαιρας. Σε περίπτωση προσθήκης μάζας στην επιφάνεια της κρούστας, υποχωρεί στην ασηνόσφαιρα σε κάποιο επίπεδο για να διατηρηθεί η ισοστατική ισορροπία. Η προσθήκη μάζας στον φλοιό της Γης προκαλείται από την εναπόθεση μιας διαδικασίας όπου προστίθενται βράχοι, ιζήματα και εδάφη στη γη.

Το αντίθετο της ισοστατικής καθίζησης συμβαίνει όταν μειώνεται η μάζα από την κρούστα της γης. Αυτή η διαδικασία που ονομάζεται ισοστατική ανάκαμψη συμβαίνει όταν η επιφάνεια της κρούστας ριμπάουν στην κανονική της κατάσταση ισόστασης. Η διαδικασία συμβαίνει εδώ και χιλιάδες χρόνια, έτσι ώστε αν είδαμε τα αποτελέσματα σήμερα, θα σήμαινε ότι η διαδικασία ξεκίνησε πριν από περισσότερο από έναν αιώνα.

Η ισοστατική ανάκαμψη προκαλείται από περιστατικά όπως η τήξη φύλλων πάγου ή η αποξήρανση των μαζών του νερού.

Η λίμνη Bonnevile είναι ένα τέλειο παράδειγμα μιας ισοστατικής ανάκαμψης. Η ποσότητα του νερού που ο κάτοχος του ωκεανού έφερε κάποτε οδήγησε στην καθίζηση της λίμνης σε απόσταση περίπου 61 μέτρων κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Αυτό είναι ένα φυσικό αποτέλεσμα εξισορρόπησης έτσι ώστε να διατηρηθεί η ισορροπία. Όταν το νερό στεγνώσει, η επιφάνεια ανέκαμψε, αυτό σημαίνει ότι η μέση της λίμνης είναι 200 ​​μέτρα (61 μ.) Ψηλότερη από τις πρώην όχθες της λίμνης

Εποχιακές Επιδράσεις

Ο πηλός βρίσκεται σχεδόν σε όλα τα είδη των εδαφών στα περισσότερα μέρη. Ο πηλός είναι γνωστό ότι είναι ένα πολύ αμφιλεγόμενο είδος εδάφους. Λόγω των μικρών μεγεθών τους, επηρεάζονται ιδιαίτερα από την περιεκτικότητα σε υγρασία στο έδαφος. Λόγω της αλλαγής των εποχών, όταν είναι ζεστό και ξηρό, το νερό εξατμίζεται από τα σωματίδια του εδάφους οδηγώντας σε μείωση του όγκου της μάζας του εδάφους. Αυτό στη συνέχεια οδηγεί στη μείωση της επιφάνειας του εδάφους. Οποιοδήποτε κτίριο που είναι χτισμένο πάνω από τα εδάφη επηρεάζεται από την εποχιακή ξηρασία ξηρών προσώπων στα θεμέλια τους. Η παρουσία ραγισμένων ρωγμών στα κτίρια στις περισσότερες περιπτώσεις οφείλεται σε εποχιακή ξήρανση.

Η βλάστηση και τα δέντρα μπορούν επίσης να οδηγήσουν στο αντίθετο της καθίζησης, μια διαδικασία που ονομάζεται πρήξιμο ή εδαφοκάλυψη.

Πώς να μετρήσετε το υποκείμενο

Η Εθνική Ωκεανική και Ατμοσφαιρική Διοίκηση (NOAA) έχει καταλήξει σε έναν τρόπο μέτρησης της καθίζησης μέσω της χρήσης του Global Positioning System (GPS). Για το λόγο αυτό, η NOAA διαθέτει ένα όργανο που ονομάζεται National Geodetic Survey, το οποίο έχει δημιουργήσει πολύ δεκτά δίκτυα GPS που παρακολουθούν τα επιφανειακά επίπεδα διαφορετικών τοποθεσιών. Αυτά τα δίκτυα GPS αναφέρονται ως σταθμός αναφοράς συνεχούς λειτουργίας (CORS). Ορισμένες περιοχές δεν διαθέτουν το CORS και σε τέτοιες περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια τεχνολογία που λειτουργεί με τον δορυφόρο που ονομάζεται InSAR (Συμβατικό Ραδιόφωνο Συνθετικής Απεριόδου) για την παρακολούθηση της καθίζησης. Οι αισθητήρες υπογείων υδάτων είναι επίσης μια ακριβής μέθοδος μέτρησης και παρακολούθησης του ύψους της επιφάνειας του εδάφους.