Forskere udvikler en forbedret metode til at studere tsunamirisiko for broer, bygninger, veje

Forskere ved Oregon State University baner vejen mod større sikkerhed for kystnære beboere og infrastruktur ved at udvikle et bedre middel til at modellere den ødelæggende kraft af tsunamibølger.

Sjælden, men potentielt ødelæggende, tsunamier kan forårsage enorme skader på kystinfrastruktur, med en del af problemet at spore til ustabil jord omkring strukturerne.

At forstå de processer, hvorigennem en tsunami destabiliserer jorden, er en nøgle til at udvikle tekniske teknikker, der kan lave bygninger, veje og broer er bedre i stand til at modstå de komplicerede kræfter, der arbejder i en tsunami.

Samarbejdspartnere ledet af Ben Mason og Harry Yeh fra OSU College of Engineering brugte en centrifuge, der engang testede Apollo-astronauters modstand mod G-kræfter, fastgørelse af et beholderapparat fyldt med jord og vand til en skalerbar simulering af virkningerne af oversvømmelse.

Centrifugeteknikken replikerer oversvømmelsesfysik over en jordpakke på 21 meter lang, næsten 10 meter dyb og mere end 14 meter bred - meget større end der kan simuleres i en traditionel bølgetank.

"Det er første gang noget lignende er blevet gjort, " sagde Mason. "Udfordringen med at finde ud af logistik og maskinteknik til at designe containeren er et ret slående aspekt af denne forskning."

Resultaterne blev offentliggjort i Nature Videnskabelige rapporter .

En centrifuge er en enhed, der sætter noget i rotation omkring en fast akse, dvs. svinger den i en cirkel.

"Forestil dig at holde en 5-gallon spand vand, som du begynder at snurre rundt med, og hvis du spinder hurtigt nok, vandet bliver i spanden uanset dets position, og hvis du sætter farten ned, det vil vælte ud, " sagde Mason. "Det er præcis det koncept, vi arbejdede med."

Centrifugen i undersøgelsen, til huse på UC Davis Center for Geotechnical Modeling efter oprindeligt at have været en del af NASAs Ames Research Center, har en radius på 9,1 meter. Fastgjort til armen var apparatet Mason og samarbejdspartnere bygget, en del af det fyldt med vand, den anden del med jord, med porte for at tillade flow, der simulerer en tsunamibølge.

"Vi forsøger at efterligne hele processen med en tsunami, der kommer på land og derefter trækker sig tilbage, " sagde Mason. "Hvis du putter jord i en bølgerøm for at prøve at gøre det, det bliver virkelig, rigtig dyrt, og også fordi ved Jordens tyngdekraft, du kan ikke have et meget dybt lag af jord – tsunamiers rumlige skalaer gør det svært at lave laboratorieeksperimenter, der skalerer op. Det er vores vigtigste fordel:Vi kan simulere en meget større jordflade, og når kassen er bygget, det er meget hurtigere at bygge jordmodeller i centrifugen."

"I centrifugen, vi kan bruge højhastighedsvideo til at lære meget om, hvad der sker i jorden, såsom skuring, og under overfladen, hvordan porevandstrykket ændrer sig med tiden, når vandet bevæger sig henover, " sagde Mason. "Alle disse ting er vigtige for at forstå, hvad vi kan forvente, at jorden omkring kystinfrastrukturen vil gøre, og hvordan beskytter vi så den infrastruktur, når den næste tsunami indtræffer."