Sådan opdager du et synkehul - før det sluger dig

Det kommer som et ganske chok, når jorden under dine fødder, dit hus eller din mark forsvinder pludselig og efterlader et hul. Dette hul kan være titalls meter eller mere dybt, og det vil i sidste ende føre ind i et hulrum, der kan strække sig nedad i hundredvis af meter under jorden.

Vi kalder disse synkehuller, og de er et globalt problem. Nogle gange er synkehuller et rent naturligt fænomen, men de kan også være forbundet med tidligere industrielle aktiviteter, mest almindeligt minedrift. Så hvordan opdager forskere som os et synkehul, før de vises på overfladen?

Stenernes geologi under dig er et fingerpeg om muligheden for synkehuller. Kalksten er tilbøjelig til opløsning af grundvand, som kan over tid, skabe enorme netværk af underjordiske huler kendt som karst. Disse kan kollapse nedad på grund af tyngdekraften, hvilket fører til store overfladeforsænkninger og nedsynkningsskader og endda fuldstændigt tab af huse.

Dårligt kortlagt og registreret historisk minearbejde i kul, salt, potash, tin og kobber efterlader ofte hulrum i jorden. Disse hulrum kan til sidst komme til overfladen over tid, efterhånden som taget gradvist falder sammen. Disse kollaps kan være gradvise, eller kan ske pludselig, med overfladeforsænkninger, der optræder natten over uden varsel. Sådanne hurtige hændelser er ofte forbundet med ændringer i grundvandet eller under overdreven nedbør.

I et område, hvor alle overfladesten er kalksten, såsom Florida eller store dele af Kina, det er svært at undgå den risiko, som disse udgør, da der ofte er lidt forudgående advarsel.

I tætbefolkede områder, såsom Storbritannien, mangel på tilgængelig jord fører til, at brunmarker udnyttes, ofte uden tilstrækkelig forudgående viden eller grundundersøgelse. Der ydes kompensation for visse former for sammenbrud, f.eks. kulminedriftsforpligtelser, der er omfattet af The Coal Authority, men mange af de andre årsager ses af forsikringsselskaber som "Guds gerninger", og dækning er dyr eller vanskelig at få.

Sinkhole søger

Vi har begge arbejdet med problemet med synkehuller overalt fra guldminer i Australien til Mellemøsten, især i Kuwait og Det Døde Hav, og Bahamas. Vi har også været i hele Storbritannien og Irland, ser på minehulrum i South Wales, Yorkshire and the Potteries, og falder sammen fra middelalderlig bestjælelse af kridt til mørtel under en større vej nær London.

I årenes løb, vi er blevet eksperter i at måle Jordens tyngdekraft med ultrahøj præcision til et par dele i en milliard. Dette er kendt som mikrogravitation. Vi kan bruge dette til at opdage et hulrum, eller endda et delvist fyldt område med mindre densitet end de omgivende klipper, længe før et kollaps når overfladen.

Tit, vi bliver indkaldt efter det første sammenbrud for at opdage alle de andre potentielle synkehuller i nærheden. Udviklere skal begynde at tænke på denne form for arbejde Før byggeriet påbegyndes.

En yderligere innovation, vi har udviklet, er at udføre det, der er kendt som 4-D, tidsvarierende, gentagne mikrogravityundersøgelser med mellemrum fra måneder til år. Dette gør det muligt for os at registrere ændringer i tyngdekraften, hvilket tyder på, at hulrummene formerer sig mod overfladen og potentielt bliver ustabile.

Vi har observeret et problematisk afsnit af Trent og Mersey -kanalen i Cheshire siden 2002 og har gentaget aflæsninger mere eller mindre årligt. I løbet af denne periode, Mikrogravitationsresultaterne tyder på stigende anomalier, og at de underliggende saltminer, som var årsagen til, at kanalerne i første omgang blev konstrueret, bliver mindre stabile. Dette kan skyldes lækage fra kanalerne selv eller hyppigere intens nedbør, når klimaet ændrer sig.

Et nylig sammenbrud af en del af den samme kanal i nærheden ved Middlewich, som forårsagede store forstyrrelser og næsten førte til tab af liv, har bragt vores arbejde i skarpt fokus. Den foreslåede rute i fase 2 af HS2 er planlagt til at krydse en betydelig del af dette Cheshire Salt Field, hvor nedsænkning er meget almindelig, og de tekniske udfordringer for denne højhastighedslinje vil være betydelige. Vi har bidraget til en ny Channel 5 -serie om synkehuller, der har dækket dette emne og vores arbejde i dybden. Vi håber at kunne give vejledning om, hvordan området skal repareres, og hvor denne teknik kan bruges til at kortlægge andre sårbare områder langs dette net af vandveje. Trods alt, det er muligt at gøre noget ved synkehuller - hvis de kan opdages i tide.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.