'Liquefaction' กุญแจสู่ความเสียหายจากแผ่นดินไหวในญี่ปุ่น

การค้นพบนี้ยังทำให้เกิดคำถามว่ารหัสอาคารและเทคโนโลยีทางวิศวกรรมที่มีอยู่นั้นเพียงพอหรือไม่สำหรับปรากฏการณ์นี้ในสถานที่เสี่ยงอื่น ๆ ซึ่งในสหรัฐอเมริการวมถึงพอร์ตแลนด์ รัฐโอเรกอน บางส่วนของหุบเขาวิลลาเมตต์ และพื้นที่อื่น ๆ ของโอเรกอน วอชิงตัน และแคลิฟอร์เนีย รายงานเบื้องต้นเกี่ยวกับความเสียหายบางส่วนในญี่ปุ่นเพิ่งได้รับการสรุปโดยทีมงาน Geotechnical Extreme Events Reconnaissance หรือ GEER advance team ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ขอบเขตทางภูมิศาสตร์ที่กว้างขวางของการทำให้เป็นของเหลวในระยะทางหลายร้อยไมล์เป็นสิ่งที่น่ากลัวสำหรับวิศวกรที่มีประสบการณ์ซึ่งคุ้นเคยกับการเห็นพื้นที่ภัยพิบัติ รวมถึงแผ่นดินไหวล่าสุดในชิลีและนิวซีแลนด์ “เราเคยเห็นตัวอย่างการแปรสภาพดินเหลวที่รุนแรงเช่นนี้มาก่อน แต่ระยะทางและขอบเขตของความเสียหายในญี่ปุ่นนั้นรุนแรงผิดปกติ” สก็อตต์ แอชฟอร์ด ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมปฐพีแห่งมหาวิทยาลัยโอเรกอนสเตตและสมาชิกทีมวิจัยกล่าว . “โครงสร้างทั้งหมดเอียงและจมลงไปในตะกอน แม้ว่าพวกมันจะยังไม่บุบสลายก็ตาม” แอชฟอร์ดกล่าว "การเปลี่ยนแปลงของดินทำลายน้ำ ท่อระบายน้ำ และท่อส่งก๊าซ ทำให้ระบบสาธารณูปโภคและโครงสร้างพื้นฐานที่ชุมชนเหล่านี้จำเป็นต้องใช้ใช้การไม่ได้ เราเห็นบางแห่งที่จมลึกลงไปถึงสี่ฟุต" ดินเหลวในระดับหนึ่งเป็นเรื่องปกติในแผ่นดินไหวใหญ่เกือบทุกชนิด เป็นปรากฏการณ์ที่ดินอิ่มตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งตะกอน ทราย กรวด หรือถม อาจสูญเสียความแข็งแรงและการไหลไปมากระหว่างเกิดแผ่นดินไหว สิ่งนี้สามารถช่วยให้โครงสร้างเคลื่อนตัวหรือจมลงได้ และเพิ่มความเสียหายของโครงสร้างที่เกิดจากการสั่นได้อย่างมาก แต่แผ่นดินไหวส่วนใหญ่นั้นสั้นกว่าเหตุการณ์ล่าสุดในญี่ปุ่นมาก แอชฟอร์ดกล่าว ความยาวของแผ่นดินไหวในญี่ปุ่นนานถึงห้านาที อาจบีบให้นักวิจัยต้องพิจารณาใหม่ถึงขอบเขตของความเสียหายที่เกิดจากการทำให้เป็นของเหลวในสถานการณ์เช่นนี้ “ด้วยแผ่นดินไหวที่กินเวลายาวนานเช่นนี้ เราเห็นว่าโครงสร้างที่อาจปกติดีหลังจากผ่านไป 30 วินาทียังคงจมและเอียงต่อไป ขณะที่การสั่นสะเทือนยังคงดำเนินต่อไปอีกหลายนาที” เขากล่าว "และเห็นได้ชัดว่าตะกอนที่มีอายุน้อยและโดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นที่ที่สร้างขึ้นบนพื้นที่เพิ่งถมจะมีความเสี่ยงมากกว่า" นักวิจัยกล่าวว่าข้อมูลที่ได้รับจากการวิเคราะห์ แผ่นดินไหว ในญี่ปุ่นน่าจะทำให้สามารถปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ดินนี้และเตรียมพร้อมสำหรับอนาคตได้ดียิ่งขึ้น แอชฟอร์ดกล่าวว่าเป็นเรื่องสำคัญที่ทีมงานจะต้องรวบรวมข้อมูลอย่างรวดเร็ว ก่อนที่ความเสียหายจะถูกขจัดออกไปในความพยายามกู้คืน "ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเราจะได้เรียนรู้สิ่งต่างๆ จากสิ่งที่เกิดขึ้นในญี่ปุ่น ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงในเหตุการณ์อื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน" แอชฟอร์ดกล่าว "การก่อสร้างในอนาคตในบางแห่งอาจใช้เทคนิคที่รู้จักกันมากขึ้นเพื่อลดการทำให้เหลว เช่น การบดอัดที่ดีขึ้นเพื่อทำให้ดินมีความหนาแน่นมากขึ้น หรือการใช้เสาหินเสริมแรง" แผ่นดินไหวในเขตมุดตัวขนาดใหญ่ที่สามารถสั่นสะเทือนประเภทนี้ได้ ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวที่รุนแรงที่สุดในโลก ไม่ได้เกิดขึ้นทุกที่ แม้แต่ในภูมิภาคอื่นๆ เช่น แคลิฟอร์เนียตอนใต้ที่เผชิญกับความเสี่ยงจากแผ่นดินไหว แต่เหตุการณ์เกือบจะเหมือนกับที่คาดไว้ในแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือจากเขตมุดตัวของ Cascadia และการค้นพบใหม่ทำให้ชัดเจนว่าการทำให้เหลวจะเป็นปัญหาที่สำคัญที่นั่น หลายพื้นที่ของภูมิภาคนั้น ตั้งแต่ทางตอนเหนือของแคลิฟอร์เนียไปจนถึงบริติชโคลัมเบีย มีดินอายุน้อยที่เสี่ยงต่อการทำให้เป็นของเหลว เช่น บนชายฝั่ง ใกล้แหล่งตะกอนของแม่น้ำ หรือในพื้นที่ที่มีดินถม ตะกอน "อายุน้อย" ในแง่ธรณีวิทยาอาจเป็นตะกอนที่ทับถมกันในช่วง 10,000 ปีที่ผ่านมาหรือมากกว่านั้น ตัวอย่างเช่น ในรัฐโอเรกอน ซึ่งกล่าวถึงตัวเมืองพอร์ตแลนด์ส่วนใหญ่ สนามบินนานาชาติพอร์ตแลนด์ โรงงานอุตสาหกรรมในบริเวณใกล้เคียง เมืองอื่นๆ และบางส่วนของหุบเขาวิลลาแมทท์ สิ่งใดก็ตามที่อยู่ใกล้กับแม่น้ำและที่ราบน้ำท่วมขังเป็นสิ่งที่น่าสงสัย และกรมการขนส่งของรัฐโอเรกอนได้สรุปแล้วว่าสะพาน 1,100 แห่งในรัฐนี้มีความเสี่ยงจากแผ่นดินไหวในเขตมุดตัวของ Cascadia มีการติดตั้งเพิ่มเติมน้อยกว่า 15 เปอร์เซ็นต์เพื่อป้องกันการพังทลาย แอชฟอร์ดกล่าวว่า "อาคารที่สร้างบนดินที่เสี่ยงต่อการกลายเป็นของเหลว ไม่เพียงแต่มีแนวโน้มจะจมหรือเอียงระหว่างเกิดแผ่นดินไหวเท่านั้น แต่ยังเลื่อนลงเนินหากมีความลาดชัน เช่น หันไปทางแม่น้ำใกล้เคียง" แอชฟอร์ดกล่าว "สิ่งนี้เรียกว่าการเลื่อนออกด้านข้าง ในพอร์ตแลนด์ เราอาจคาดว่าการไถลไปด้านข้างนี้อาจมากกว่า 4 ฟุตในบางกรณี ซึ่งมากเกินพอที่จะฉีกอาคารและท่อที่ฝังไว้" ความเสียหายบางอย่างอาจลดลงหรือป้องกันได้ด้วยเทคนิคการก่อสร้างหรือการติดตั้งเพิ่มเติมที่แตกต่างกัน Ashford กล่าว แต่เป้าหมายที่สมเหตุสมผลอีกประการหนึ่งคือการคาดคะเนความเสียหายเป็นอย่างน้อย - เพื่อทราบว่าอะไรน่าจะถูกทำลาย วางแผนฉุกเฉินสำหรับสิ่งที่จำเป็นในการซ่อมแซม และออกแบบวิธีที่จะช่วยปกป้องและดูแลผู้อยู่อาศัยจนกว่าจะสามารถซ่อมแซมบริการต่างๆ ได้ Ashford กล่าว มีการประเมินความเสียหาย 300 พันล้านดอลลาร์ การสำรวจเมื่อเร็วๆ นี้ในญี่ปุ่นระบุว่าพื้นที่ห่างไกลจากอ่าวโตเกียวมีความล้มเหลวของพื้นดินที่เกิดจากการทำให้เป็นของเหลว ขนาดของการทรุดตัวและการเอียง "ใหญ่กว่าที่สังเกตก่อนหน้านี้สำหรับโครงสร้างเบา" นักวิจัยเขียนไว้ในรายงานของพวกเขา ผลกระทบและการเสียรูปนั้นไม่แน่นอน ซึ่งมักจะแตกต่างกันไปตามถนนสายหนึ่งไปยังอีกถนนหนึ่ง สิ่งอำนวยความสะดวกของท่าเรือตามแนวชายฝั่งได้รับความเสียหายอย่างมากจากการทำให้เป็นของเหลว มาตรฐานการก่อสร้างที่แข็งแกร่งของญี่ปุ่นช่วยป้องกันไม่ให้อาคารหลายแห่งพังทลาย แม้ว่าอาคารจะเอียงและจมลงสู่พื้น