Kolaps sprašovej pôdy, podpovrchové potrubné tunely a vertikálny pokles útesu po silnom daždi¶

Pokrývajúca približne 10 percent zemského povrchu, spraš (vyslovuje sa luss alebo lers) je porézny, žltohnedý nános vetrom naviateho ľadovcového bahna (veľkosť zrna \(20\text{ až }50\text{ mikrometrov}\)), ktorý pokrýva rozsiahle oblasti západných štátov USA** v strede Loes , Stred ** Nebraska, Missouri, Kansas, Illinois a Dolné Mississippi Valley Bluffs od Memphisu po Vicksburg a Natchez, plus Palouse of Washington a Idaho), Čína (640 000 štvorcových kilometrov Loess Plateau cez Shaanxi, a Stredná Európa, Gansu a Shanal) povodia Rýna a Dnepra z Nemecka a Rakúska do Maďarska, Rumunska a Ukrajiny), Argentína (Pampy) a Nový Zéland (polostrov Canterbury/Banks). Spraš má známy geologický paradox: keď je suchá, stojí na zvislých 30 až 90 metrov vysokých (100 až 300 stôp) útesoch a zárezoch diaľnic po celé desaťročia ako pevná skala, no okamžitá voda nasýti jej mikroskopické hlinené a vápenato-uhličitanové mosty, stratí až 80 percent svojej pevnosti v šmyku za 80 až 90 minút. Táto citlivosť na vlhkosť spúšťa tri náhle deštruktívne geotechnické núdzové situácie: (1) hydrokonsolidácia (zrútenie základov vyvolané zmáčaním), kde prasknuté vodovodné potrubie, nevyložené septické pole alebo upchatý strešný zvod spôsobí, že pôda pod domom sa cez noc zhutní o 30 až 150 centimetrov (1 až 5 stôp) a plynové potrubia prasknú na polovicu; (2) podpovrchová erózia potrubia a „sprašové pseudokrasové“ závrty, kde infiltrujúca dažďová voda vyrezáva skryté podzemné tunely a jaskyne široké 2 až 15 metrov (6,5 až 50 stôp) pod neporušenú povrchovú trávu, kým sa dvor, traktor alebo vozovka náhle nezrútia do priepasti; a (3) zrútenie vertikálnej stĺpcovej skalnej dosky a fluidizované toky bahna, kde sa vertikálne ťahové spoje za útesom bez varovania odtrhnú po dlhotrvajúcich dažďoch alebo zemetraseniach. Ak budova prudko praskne, zrúti sa útes alebo niekto spadne do šachty, okamžite zavolajte na miestne tiesňové číslo (911 v Spojených štátoch a Kanade, 112 v celej Európskej únii, 999 v Spojenom kráľovstve) alebo si pozrite náš adresár tiesňové čísla. V prípade núdzových situácií súvisiacich s pozemnou stabilitou si prečítajte naše príručky závrty a náhly kolaps zeme, zosuvy pôdy, zosuvy bahna a prúdy trosiek, expanzívne nadvihnutie ílovitej pôdy, pokles sucha a praskanie základov, a zrútenie lešenia, prepadnutie priekopy a pád stavby.

Urobte to teraz¶

1. Okamžite evakuujte akúkoľvek budovu na sprašovej pôde, ak sa dvere a okná náhle zablokujú, diagonálne schodiská praskajú po tehlových/sádrokartónových stenách, alebo počujete hlasné praskanie konštrukcie po silnom daždi alebo netesnosti vodovodného potrubia: Keď sa rozkladacia spraš pod základom nasýti (hydrokonsolidácia), jeden roh budovy môže klesnúť o 0 cm 15 až 6 palcov Toto diferenciálne usadzovanie strihá pevné potrubia zemného plynu priamo pri prestupe základovej steny. Ak cítite plyn alebo počujete syčanie, vypnite hlavný vonkajší ventil plynomeru kľúčom, zatvorte hlavný vodovodný ventil (prasknuté vodovodné potrubie je často tým, čo rozpúšťa pôdu pod domom) a vyveďte všetkých von.
2. Nikdy neprechádzajte ani nekoste po kruhových „talířových priehlbinách“, líniách malých otvorov alebo pískajúcich/zurčajúcich otvoroch v zemi na svahu spraše („Loess Piping Sinkholes“): To, čo vyzerá ako 30-centimetrová (12-palcová) zvieracia nora alebo plytké ponorenie do trávy na malom sprašovom svahu v tvare spraše, je často otvor sprašového svahu. jaskyňa 3 až 10 metrov (10 až 33 stôp) hlboká a 5 metrov (16 stôp) široká** vyhĺbená podzemným odtokom vody. Tenký most suchého trávnika viazaného na korene preklenujúci strechu jaskyne sa okamžite zrúti pod váhou osoby, kosačky na trávu alebo dobytka.
3. Ak niekto spadne do zrútenej sprašovej šachty alebo závrtu, NIKDY nestúpajte k okraju diery, aby ste sa na ňu pozreli dolu, ani ju ručne nevyťahujte: Pretože šachty sprašových potrubí sa pod zemou rozširujú ako obrátený lievik (zvonová jama), okolité 2 až 4 metre (6,5 až 13 stôp) nepodporovaného povrchového trávnika okolo diery sú previsnuté. Okamžite zavolajte na číslo 911 / 112 / 999 a požiadajte o Záchranný tím lana pre požiarne-záchranné účely, držte všetkých okoloidúcich v odstupe najmenej 6 metrov (20 stôp) a záchranné lano míňajte len z diaľky, keď ležíte naplocho na rebríkoch alebo preglejkových doskách ukotvených na stabilnom svahu.
4. Držte sa ďalej od základne A horného okraja vertikálnych sprašových útesov a hlbokých „zapadnutých ciest“ počas a 72 hodín po silnom daždi, rýchlom topení snehu alebo cykloch mrazu a rozmrazovania: Spraše majú prirodzené vertikálne stĺpovité spoje (vertikálne štiepne roviny vytvorené starými koreňmi rastlín a vysychaním). Keď dažďová voda vstúpi do vertikálnych napäťových trhlín 1 až 4 metre (3,3 až 13 stôp) za horným okrajom útesu, hydrostatický tlak vody vytlačí 500-tonový vertikálny stĺp alebo dosku bahna smerom von a prevrhne ho cez cestu alebo dom na základni za menej ako 3 sekundy.
5. Ak počujete praskanie, praskanie alebo vidíte prach/hrudky stekajúce po zvislom sprašovom útese, šprintujte BOČNE alebo priamo preč od špičky (najmenej 1,5 až 2-násobok výšky útesu): Keď vysoká sprašová doska spadne a rozbije sa pri náraze, zachytený vzduch alebo voda v póroch rozplynie suchý prach alebo bahno nasýtený rýchlym lalokom. zametá ďaleko za úpätím útesu.
6. Okamžite vypnite a presmerujte všetky zdroje koncentrovanej vody aspoň 3 až 5 metrov (10 až 16 stôp) od základov a vrcholov útesov: Ak strešný odkvap pretečie, bazén sa vypustí, záhradná hadica sa nechá bežať alebo sa vypustí kalové čerpadlo vedľa domu postaveného na spraši, okamžite zastavte prúd vody a predĺžte pevné odtokové potrubie a odtokové potrubie dole zo svahu ďaleko od konštrukcie.

Rozhodovací strom: zrútenie sprašového základu, prepad potrubia a triedenie zlyhania blafovania¶

flowchart TD
    Start["Geotechnická núdzová situácia v spraši: náhly pád zeme, prasknutie základov alebo zlyhanie blafovania"] --> HazardType{"1. Ktoré sprašové nebezpečenstvo sa vyskytuje práve teraz?"}

    HazardType -->|"1. HYDROKONSOLIDÁCIA STAVBY: Zasekávanie dverí, trhliny v diagonálnych stenách alebo nakláňanie podlahy"| BuildingAction["PROTOKOL HYDROKONSOLIDÁCIE A PLYNU: 1. Evakuujte všetkých obyvateľov mimo murovaných stien/komínov 2. Okamžite zatvorte hlavný vonkajší vodný ventil (zastaví rozpúšťanie pôdy) 3. Skontrolujte zápach zemného plynu/syčanie; Ak uniká vonkajší plynomer, vypnite ho 4. Nevstupujte znova, kým to neskontroluje stavebný/geotechnický inžinier"]

    HazardType -->|"2. POVRCHOVÝ POTRUBNÝ TUNNEL ALEBO PSEUDOKRASOVÝ ZÁPAD: Dvorová diera, dutá zem alebo spadnutá osoba"| PipingCheck{"Je osoba alebo vozidlo uväznené vo vnútri zrútenej šachty?"}

    PipingCheck -->|"Áno: Osoba spadla do šachty potrubia"| ShaftRescue["PROTOKOL VYLODZOVANIA ZVONU: 1. Okamžite zavolajte na číslo 911 / 112 / 999 na technické lano a záchranu v priekope 2. NIKDY nechoďte k okraju (previsnutá strecha zvona sa dostane do obete) 3. Držte všetkých okoloidúcich > 6 m (20 stôp) vzadu; Položte rebríky/preglejku iba zo strany z kopca 4. Znížte uviazané lano/postroj z bezpečného odstupu"]

    PipingCheck -->|"Nie: Otvorená diera alebo zurčiaci vír objavený na dvore/ceste"| CordonHole["PROTOKOL POTRUBIA: 1. Ohradte 10 m (33 stôp) polomer okolo celej línie priehlbín 2. Nikdy sa nepokúšajte zasypať aktívny otvor potrubia voľnými nečistotami alebo vodou 3. Nájdite a zatvorte akýkoľvek presakujúci odtok z búrky, priepust alebo septik, ktorý ho napája"]

    HazardType -->|"3. VERTIKÁLNE ZRUŠENIE STRANY BLUFFOVEJ DOSKY ALEBO BLATNOSŤ: Praskajúci útes alebo paralelné horné trhliny"| BluffWhere{"Ste na hornom okraji blafovania alebo na spodku?"}

    BluffWhere -->|"Na vrchole Bluff Near Edge"| RetreatInland["ÚSTUP DOSIEK NA VRCHNEJ HRANE: 1. Okamžite sa presuňte do vnútrozemia aspoň 15 m (50 stôp) za najvzdialenejšiu trhlinu paralelného napätia 2. Nikdy nejazdite s vozidlami a nevypúšťajte strešné odkvapy v blízkosti Bluff Rim"]

    BluffWhere -->|"Na spodnej základni Bluff"| SprintOut["VYHNUTIE PÁDU ZÁKLADNEJ DESKY: 1. Šprintujte priamo preč zo základne útesu (minimálne 1,5x až 2x výška blafovania) alebo 90 stupňov laterálne 2. Sledujte sekundárny fluidizovaný lalok prúdenia bahna po počiatočnom páde bloku"]

Mikroštruktúra vetrom naviatej spraše: prečo sa suché útesy menia na padajúce bahno¶

Aby sme pochopili, prečo sa spraš správa ako ktorákoľvek iná pôda na Zemi, geotechnickí inžinieri sa pozerajú na jej eolickú (vetrom uloženú) mikroštruktúru pod skenovacím elektrónovým mikroskopom.

1. Otvorená voštinová kostra a hlinené/karbonátové mostíky¶

Počas pleistocénnych glaciálnych období prudké katabatické vetry fúkajúce cez suché ľadovcové planiny naberali hranatý kremeň a živec zrnká bahna (0,02 \(\text{ až }0,05\text{ milimetrov}\), konzistencia mastencového prášku alebo múky) až 05 až 055 v 0 dekach stôp) po vetre veľkých riečnych údolí (rieky Missouri, Mississippi, Žltá, Rýn a Dunaj). - Vysoká pórovitosť (45 až 55 percent prázdneho priestoru): Pretože vetrom nanesené zrnká bahna sa jemne usadili zo vzduchu okolo stebiel trávy, a nie aby sa zhutňovali pod vodou, suchá panenská spraš má mimoriadne voľnú, otvorenú štruktúru podobnú plástu. V skutočnosti je jeho objemová hmotnosť v suchom stave taká nízka (1,2 až 1,4 gramu na kubický centimeter), že takmer polovicu objemu suchej spraše tvoria prázdne vzduchové póry väčšie ako samotné zrná bahna (makropóry a vertikálne fosílne koreňové trubice). - Čo drží suchý plást: Hranaté zrnká kremeňa sa v skutočnosti navzájom pevne nedotýkajú. Namiesto toho sú od seba podopreté a bodovo zvarené na svojich kontaktných bodoch drobnými meniskmi z montmorillonitovej/illitovej hliny a zrazeninami uhličitanu vápenatého (kaliche), zosilnených vysokým negatívnym tlakom pórov a vody (matricové sanie), keď sú suché. - Prečo spraš stojí zvislo, keď je suchá, ale zlyhá na 45-stupňovom svahu: Pretože dažďová voda presakujúca dole cez vertikálne koreňové rúrky rýchlo eroduje šikmé sprašové plochy pomocou splachovania, rezanie cestného brehu v spraši pri štandardnom 45-stupňovom sklone spôsobuje rýchlu eróziu rokliny. Naopak, rezanie suchej spraše do takmer zvislej (\(75°\text{ až }90°\)) steny minimalizuje povrchovú plochu vystavenú padajúcemu dažďu, čo umožňuje zvislým sprašovým útesom stáť desiatky rokov, kým voda neprenikne zozadu alebo zdola.

2. Tri režimy katastrofického zlyhania pri navlhčení¶

Okamžitá voda nasýti suchú, nezhutnenú spraš za hranicu kritickej vlhkosti (zvyčajne, keď stupeň nasýtenia stúpne z 30 percent nad 65 na 85 percent), aktivujú sa tri odlišné mechanizmy zlyhania: 1. Hydrokonsolidácia (usadzovanie kolapsom pri zaťažení): Voda rozpúšťa rozpustné uhličitanové soli a hydratuje/zmäkčuje mikroskopické ílové mostíky, ktoré oddeľujú zrnká bahna. Pod existujúcou váhou základu budovy smerom nadol (alebo dokonca pod váhou samotnej nadložnej zeminy, nazývanej samoťažná zrútiteľná spraš, keď je hrubšia ako 10 až 15 metrov), sa hlinené mosty strihajú súčasne. Zrná bahna sa vysypú do otvorených vzduchových dutín a pôdny objem sa ** vertikálne zmenší o 5 až 15 percent**, čím sa zníži základ domu, opora diaľničného mosta alebo výstelka kanála o 30 až 150 centimetrov (1 až 5 stôp) bez toho, aby pôda skutočne opustila miesto. 2. Podpovrchové potrubia a pseudokrasové tunely (vnútorná erózia): Pretože spraš obsahuje milióny vertikálnych koreňových otvorov, nôr hlodavcov a prasklín pri vysychaní, povrchová dažďová voda rýchlo padá nadol, až kým nenarazí na mierne hustejšiu zakopanú vrstvu pôdy (paleosol) alebo vrstvu podložia. Voda sa potom otáča do strán a tečie vodorovne pod zemou smerom k najbližšej rokline alebo úpätí svahu. Pretože nasýtené sprašové zrná majú nulovú súdržnosť (disperzné bahno), stekajúca podzemná voda bez námahy odplaví zrná bahna a vyryje sa do rozširujúceho sa podzemného potrubia (duchový tunel), ktorý prerastie do 5 metrov vysokej podzemnej jaskyne, zatiaľ čo suchá tráva a korene na povrchu zostanú úplne nedotknuté, až kým sa strecha neprepadne ako ** **splaveniny. 3. Vertikálne stĺpové prevrhnutie a zosuvy: Keď voda zaplní vertikálnu vysušovaciu trhlinu 2 metre za vertikálnou stenou sprašového útesu, hydrostatický tlak vody tlačí smerom von proti oddelenému stĺpu a zároveň saturuje a skvapalňuje základňu (pätu) stĺpa. Celá 20 metrov vysoká vertikálna doska sa prevrhne dopredu alebo strihne smerom nadol, pri náraze sa rozbije a skvapalní do vysokorýchlostného bahna.

Porovnanie troch sprašových geotechnických havárií¶

Rozpoznanie a prežitie podpovrchových potrubných tunelov ("Sprašový pseudokras")¶

Väčšina ľudí si myslí, že závrty sa vyskytujú iba na Floride alebo v Kentucky, kde sa vápencové podložie rozpúšťa (kras). V sprašových oblastiach (západná Iowa, Nebraska, Mississippi, štát Washington, povodie Dunaja a Čínska sprašová plošina, kde sa nazývajú sprašové závrty alebo luoshuidong), potrubný pseudokras vytvára závrty rovnako hlboké a oveľa nestabilnejšie v čistej naplavenej pôde.

1. Ako rozpoznať skrytý podzemný potrubný tunel vo vašom dvore alebo na pastvine¶

Prejdite svoj pozemok od spodnej časti svahu smerom nahor (z bezpečnej vzdialenosti) a hľadajte tri nezameniteľné vodítka na povrchu: 1. Korálkový náhrdelník zo zarovnaných priehlbín: Pretože podzemný potrubný tunel vedie po jedinej podpovrchovej drenážnej ceste do rokliny alebo zárezu cesty, strecha tunela sa v určitých intervaloch pozdĺž svojej cesty prepadáva. Ak uvidíte dva, tri alebo štyri malé kruhové otvory alebo plytké miskovité priehlbiny usporiadané v priamej alebo zakrivenej línii smerujúce k okraju svahu, existuje súvislá, dutá podzemná jaskyňa, ktorá ich všetky spája priamo pod zdanlivo pevnou trávou medzi otvormi. Nikdy nevchádzajte medzi dva zarovnané otvory. 2. Profil previsu „Bell-Pit“: Keď sa jaskyňa so sprašovým potrubím prvýkrát prerazí na povrch, otvor v trávniku môže byť široký len 30 až 60 centimetrov (1 až 2 stopy), držaný pohromade zarastenými koreňmi trávy, zatiaľ čo 1 meter (3,3 stopy) pod trávou sa šachta zvoní smerom von ** do dutej komory s priemerom 2 3 stôp 0 0 stôp. 3. Výtokový prameň / vetrák na bahno na päte: Kráčajte po dne rokliny, zárezu cesty alebo opornej steny 20 až 100 metrov z kopca. Ak po daždi nájdete na úpätí brehu novovytvorený oblúkový tunelový výtok, ktorý chrlí kalnú žltohnedú kalovú vodu alebo vejárovitú hromadu premytej žltej bahna na brehu, priamo nad ním vyhĺbi aktívny potrubný tunel.

2. Prečo sa NIKDY nesmiete pokúšať opraviť otvor potrubia vysypaním uvoľnenej špiny do vrchnej časti¶

Keď majitelia domov objavia 1-metrový otvor v sprašovom dvore, ich prvým inštinktom je vysypať do diery nákladný automobil ornice alebo štrku a zaliať ju vodou. - Prečo to zlyháva a zväčšuje jaskyňu: Podzemný vodný kanál na dne potrubnej šachty (často 3 až 8 metrov hlboký) je stále dokorán. Vysypanie voľnej špiny do vrchnej časti bez výkopu a utesnenia hlbokého vodorovného vývodu potrubia jednoducho zmyje nové nečistoty do podzemného tunela počas ďalšej búrky, zatiaľ čo pridaná voda rozpustí steny zvonovej komory a zdvojnásobí veľkosť ponoru. - Správna inžinierska sanácia: Geotechnický dodávateľ musí počas suchého počasia vykonať výkop až po základňu potrubia, nainštalovať triedený geotextíliový/pieskový invertný filter (ktorý umožňuje spodnú vodu presakovať bez toho, aby umožnil premytie jemných 20-mikrometrových zŕn bahna) a kompaktné nízkopriepustné ílovo-bahnité výplne s optimálnym obsahom vlhkosti 15 palcov

Prežívajúca hydrokonsolidácia v domoch a budovách na zrútiteľnej spraši¶

V mestách a obciach vybudovaných na hustých sprašových nánosoch (ako Omaha, Council Bluffs, Sioux City, Kansas City, St. Joseph, Memphis, Vicksburg, Spokane/Pullman, Lanzhou, Xi'an, Belehrad a Bukurešť) hydrokonsolidácia spôsobuje každý rok náhle štrukturálne škody v stovkách miliónov dolárov.

1. 5-minútový audit domácej inštalácie a kanalizácie pre Loess Foundations¶

Viac ako 70 percent kolapsov sprašových základov v obytných budovách nie je vyvolaných samotným prirodzeným počasím, ale koncentrovaným prívodom ľudskej vody do 3 metrov (10 stôp) od obvodu základu: - Kontrola č. 1 (Test netesnosti vodomeru): Vypnite každý kohútik, umývačku riadu a toaletu vo svojom dome a pozrite sa na malý trojuholníkový alebo hviezdicový ** číselník indikátora úniku nízkeho prietoku** na vašom vodomere. Ak sa číselník točí, keď je všetka vnútorná voda vypnutá, z podzemného potrubia uniká voda priamo do skladacej spraše pod vašou doskou alebo základňou suterénu. Okamžite zatvorte hlavný ventil obrubníka na strane ulice. - Kontrola č. 2 (strešné zvody a odkvapy): Strecha s plochou 185 metrov štvorcových (2 000 štvorcových stôp) nazbiera 4 700 litrov (1 250 galónov) vody počas jedinej 25-milimetrovej (1-palcovej) búrky. Ak spadne jediné koleno zvodu a vysype tých 4 700 litrov do pôdy v jednom rohu domu, za jedinú noc nasýti 5 metrov hlboký stĺp spraše za hranicu zrútenia. Všetky zvody na sprašových pôdach musia ústiť do pevných, neperforovaných PVC rúr, ktoré odvádzajú vodu minimálne 3 až 5 metrov (10 až 16 stôp) od domu do dláždeného uličného žľabu alebo dažďovej kanalizácie. - Kontrola č. 3 (obrátené hodnotenie základov): V priebehu času sa pôda vedľa domu mierne usadí a vytvorí žľab, ktorý sa zvažuje smerom k stene suterénu a nie smerom od nej. Udržiavajte minimálny 5 až 10 percent kladný sklon (15 centimetrov pádu na prvých 3 metroch [6 palcov nad 10 stôp]) zhutnenú pôdu s nízkou priepustnosťou od všetkých základových stien a nikdy nevysádzajte kvetinové záhony náročné na vodu ani nespúšťajte automatické zavlažovacie hlavice trávnika do 2 metrov (6,5 stopy) od základu na spraši. - Kontrola č. 4 (Septické systémy a bazény): Nikdy neinštalujte nevyložené septické výluhové pole, suchú studňu, jamu na infiltráciu dažďovej vody alebo presakujúci bazén do kopca alebo do 15 metrov (50 stôp) od budovy alebo okraja útesu v zrútiteľnom sprašovom teréne.

Regionálne tiesňové čísla a protokoly agentúr¶

• Spojené štáty americké: Okamžite zavolajte na číslo 911 v prípade akéhokoľvek zákopu/zákopu, osoby uviaznutej v prepade potrubia alebo orezaného plynového potrubia. Pred akýmkoľvek výkopom volajte 811. Pre posúdenie geologického nebezpečenstva v primárnych sprašových pásoch v USA sa obráťte na United States Geological Survey (USGS), Iowa Geological Survey / Iowa DOT (Western Iowa Loess Hills), Nebraska Conservation and Survey Division, Missouri (Missouri a Moippiological Survey Department) Environmental Quality (MDEQ Office of Geology)** pre štandardy stability Vicksburg/Natchez blaf.
• Čína (región Sprašovej plošiny: Shaanxi, Gansu, Shanxi, Henan, Ningxia): Zavolajte na číslo 119 (hasičská a technická záchrana), 110 (polícia) alebo 120 (ambulancia). Okamžite nahláste trhliny z blafového napätia, presakovanie strešnej vlhkosti v jaskynných obydliach (yaodong) alebo prepady terasového potrubia monitorom geologického nebezpečenstva na miestnej dedine a centru včasného varovania pre geologické nebezpečenstvo ministerstva prírodných zdrojov (MNR)**.
• Európska únia a Spojené kráľovstvo: Zavolajte na číslo 112 vo všetkých členských štátoch EÚ (alebo na 999 v Spojenom kráľovstve, kde sa v Kente, Essexe a Sussexe vyskytujú tenšie tehlové/sprašové ložiská). V hustých dunajských a rýnskych sprašových pásmach (Nemecko, Rakúsko, Maďarsko, Rumunsko, Srbsko, Bulharsko) mestské civilné ochrany a geologické prieskumy (BGR v Nemecku, GeoSphere Austria, SZTFH v Maďarsku) zvládajú zosuvy útesov a historické prepadnuté cesty (Hohlwege) alebo pivnice (Kellergassen).
• Nový Zéland (Canterbury / Banks Peninsula / Otago Loess Hills): Zavolajte na číslo 111 a požiadajte o núdzovú záchranu a nahláste eróziu v tuneli alebo nestabilitu útesu Environment Canterbury (ECan) / Geotechnickým tímom mestskej rady Christchurch a EQC / Toka Tū Ake.

Často kladené otázky¶

Prečo môže vetrom naviata sprašová pôda stáť v 30-metrovom vertikálnom útese, keď je suchá, a keď sa zmokne, zrúti sa do tekutého bahna?¶

Keď vietor počas doby ľadovej uložil jemné zrnká kremenného bahna, hranaté zrná sa usadili vo voľnej, otvorenej plástovej štruktúre, kde takmer 50 percent objemu pôdy tvorí prázdny vzduchový priestor. Tieto zrná sú oddelené iba mikroskopickými bodovými zvarmi suchého ílu a solí uhličitanu vápenatého v ich kontaktných bodoch. Pokiaľ zostane spraš suchá, tieto drobné minerálne mostíky jej dodajú pozoruhodnú vertikálnu pevnosť. V momente, keď voda nasýti pôdu, voda rozpúšťa uhličitanové soli a zmäkčuje ílovité mostíky na hladké mazivo, čo spôsobí, že otvorená kostra plástu sa okamžite zrúti na hustú, nesúdržnú kašu.

Čo je to „hydrokonsolidácia“ a ako môže prasknuté vodovodné potrubie alebo upchatý odkvap cez noc zničiť dom postavený na spraši?¶

Hydrokonsolidácia (zmáčanie spôsobené kolapsom) nastáva, keď voda nasýti suchú, nezhutnenú spraš pod ťažkým základom budovy. Pretože polovicu objemu suchej spraše tvoria póry otvoreného vzduchu zachytené ílovými mostíkmi rozpustnými vo vode, namáčanie pôdy pod jedným rohom domu spôsobí, že sa zrná bahna zrútia do týchto prázdnych pórov pod váhou budovy. Bez zmytia jediného kilogramu špiny môže zemský povrch pod mokrým rohom klesnúť vertikálne o 15 až 100 centimetrov (6 až 40 palcov) za hodiny, popraskať murované steny pod uhlom 45 stupňov, zasekávať dvere a strihať zakopané potrubia zemného plynu a kanalizácie.

Čo je to „sprašová priehlbina“ (pseudokras) a prečo je okraj okolo otvoru taký nebezpečný?¶

Keď silný dážď steká po zvislých trhlinách alebo dierach po hlodavcoch na svahu spraše, narazí na hustejšiu vrstvu pod zemou a tečie vodorovne smerom k úpätiu kopca, pričom odplavuje nesúdržné zrnká bahna, aby vyhĺbil veľký podzemný tunel („potrubie“). Keď strecha tohto podzemného tunela stúpa nahor, vytvára pod zemou zvonovitú podzemnú komoru (zvonovú jamu) širokú 3 až 8 metrov, ktorá sa prediera do trávy nad ňou ako malá 30 až 60-centimetrová diera. Pretože okolité 2 až 4 metre trávy okolo tohto malého otvoru je nepodporovaná, dutá strecha nad zvonovou komorou, chôdza až k okraju a nahliadnutie dovnútra spôsobí, že sa na vás zrúti celý previs trávnika.

Prečo cesty a chodníky v sprašových kopcoch často vyzerajú ako hlboké kaňony s kolmými stenami („zapadnuté uličky“) a kedy sú nebezpečné?¶

Kroky, kolesá vagónov a poľnohospodárske vozidlá po stáročia drvili sypkú nánosovú štruktúru pozdĺž chodníkov v Číne, Iowe, Mississippi a Európe (kde sa nazývajú *Hohlwege* v Nemecku/Rakúsku alebo *wąwozy lessowe* v Poľsku), čo umožnilo vetru a dažďu zmyť rozrušený prach, kým cesta neklesla o 5 až 25 metrov (16 až 80 stôp). Zatiaľ čo suché zapadnuté cesty sú stabilné, chôdza alebo jazda cez hlbokú sprašovú cestu so zvislými stenami počas alebo tesne po prívalových dažďoch, rýchlom jarnom topení alebo zemetrasení je smrteľná: voda vstupujúca do vertikálnych štrbinových štrbín na vrchole stien spôsobuje, že sa mnohotonové vertikálne dosky prevracajú cez úzke dno kaňonu s nulovým priestorom na uhýbanie.

Prečo stavebné predpisy v sprašových zónach zakazujú rezať svah do štandardného 45-stupňového svahu?¶

V obyčajných hlinitých alebo štrkových pôdach inžinieri prerezávajú cestné brehy v miernom uhle 30 až 45 stupňov, aby zabránili zosuvom pôdy. V hustých sprašových nánosoch však rezanie exponovaného 45-stupňového svahu vystavuje celú tvár rozptýleného bahna dopadom padajúcich dažďových kvapiek a stekaniu z listov, čo rýchlo vyryje do kopca katastrofické 5 metrov hlboké rokliny a potrubné tunely. Namiesto toho geotechnickí inžinieri v Iowe, Mississippi a Číne vysekali sprašové útesy na **stupňové vertikálne alebo takmer vertikálne (75°\text{ až }80°$) lavičky (terasy)** oddelené dláždenými, lemovanými horizontálnymi odvodňovacími priekopami v zadnej časti každej lavice, takže dažďová voda nikdy steká po zvislej nánosovej ploche.

Aká prvá pomoc je potrebná, ak niekoho zasype zrútená spraš alebo priekopa?¶

Suché alebo vlhké sprašové bahno sa pri náraze rozpadne na jemný prášok podobný múke, ktorý sa tesne pritlačí okolo hrudníka a vyplní nos, ústa a priedušnicu, čo spôsobí rýchle zadusenie v priebehu 2 až 4 minút. Okamžite zavolajte na číslo 911 / 112 / 999, pred vstupom sa uistite, že žiadna sekundárna vertikálna doska nepresahuje zónu kolapsu, vykopte hlavu a **celú hrudnú stenu** obete pomocou rúk a vedier (nikdy neslepujte kovové lopaty pri hlave), pozametajte jemný žltý bahno z úst a nosných dierok handrou a okamžite začnite zachraňovať dýchanie a KPR. Absolvovanie certifikovaného kurzu prvej pomoci a KPR od Červeného kríža, Sanitky St John alebo miestneho poskytovateľa vás pripraví na vykonávanie život zachraňujúcej resuscitácie.

Súvisiaci sprievodcovia¶

• Závrty a náhle prežitie zrútenia zeme
• Evakuácia zosuvov pôdy, bahna a trosiek
• Expanzívne nadvihnutie ílovitej pôdy, pokles sucha a praskanie základov
• Zrútenie lešenia, prepadnutie priekopy a pád stavby

Zdroje a oficiálne pokyny¶

• United States Geological Survey (USGS) a Iowa Geological Survey: Geotechnické vlastnosti, hydrokonsolidačný kolaps a stabilita svahov sprašových ložísk na strednom kontinente (Western Iowa Loess Hills a Lower Mississippi Valley Bluffs).
• United States Bureau of Reclamation (USBR) a US Army Corps of Engineers (USACE Vicksburg District): Dizajn a konštrukcia na zložiteľných sprašových pôdach: predbežné zvlhčenie, odvodňovacie prekážky a podpovrchové potrubie / prevencia vnútornej erózie.
• Ministerstvo prírodných zdrojov Čínskej ľudovej republiky (MNR) a China Geological Survey (CGS): Monitorovanie geohazardu sprašovej plošiny, prevencia zrútenia saturácie v jaskynných obydliach (Yaodong) a protokoly včasného varovania sprašových prepadov/zosuvov.
• Environment Canterbury (ECan) a GNS Science (Nový Zéland): Mechanika erózie tunela-Gully (sprašové potrubie) a manažment dažďovej vody na svahoch na polostrove Banks a svahoch South Island Loess.
• Úrad pre bezpečnosť a ochranu zdravia pri práci (OSHA, Spojené štáty americké, 29 CFR 1926 podčasť P): Bezpečnostné štandardy pri hĺbení a hĺbení: Klasifikácia zosúvateľnej bahna/spraše ako nestabilnej pôdy typu B/C a povinného podopretia priekopy.