Upłynnienie gruntu lub osadu

Upłynnienie (ang. liquefaction), w to zjawisko przejścia nawodnionej masy sypkich osadów (głównie piasków i pyłów) w stan przypominający ciecz w wyniku nagłego wzrostu ciśnienia porowego i nagłej utraty wytrzymałości na ścinanie, okreśkane jako kurzawka (ang. quicksand).

Zakres%20up%C5%82ynnienia.bmp

Gdy wzrost ciśnienia porowego następuje z większą prędkością niż prędkość odpływu wody z porów międzyziarnowych, znaczna część naprężeń zostaje przejęta przez ciśnienie porowe i dochodzi zamiany ośrodka sypkiego w gęstą ciecz. W wyniku wysokiego ciśnienia porowego dochodzi więc do redukcji tarcia pomiedzy poszczególnymi ziarnami, tzn. naprężenia nie są przenoszone przez szkielet gruntowy (naprężenie efektywne), lecz główną rolę odgrywają płyny porowe.

Wzrost ciśnienia porowego może być to spowodowany przez nagłe obciążenie osadu, wstrząs, drgania harmoniczne (np. trzęsienie ziemi, wybuch lub nawet drgania maszyn) lub znaczny przepływ wody podziemnej ku górze. Szczególnie podatne na upłynnienie są osady o wysokiej porowatości a więc o dobrym wysortowaniu, obtoczeniu i słabym zagęszczeniu. Upłynnienie może prowadzić do tonięcia ciężkich przedmiotów w osadzie, powstawania osuwisk i spływów grawitacyjnych, w tym spływów upłynnionego materiału.

Wykres po prawej stronie przedstawia zakres występowania krzywych uziarnienia gruntów podlegających upłynnieniu (jasno szary kolor) i najbardziej narażonych na upłynnienie (ciemno szary kolor). Zmodyfikowano na podstawie Terzaghi (1996).

Proces upłynnienia zwykle nie pozostawia struktur sedymentacyjnych, ponieważ ziarna osadu nie zmieniają położenia względem siebie. Zachowane zostają wszystkie pierwotne struktury. Jedynym zapisem upłynnienia są struktury odwodnieniowe wynikające ze skoncentrowanego przepływu wody ku górze.

Literatura

Leeder, M.R. 1999. Sedimentology and sedimentary basins: from turbulence to tectonics. John Wiley & Sons.
Sawicki, A. 2008. Gdy ziemia płynie. Upłynnienie gruntów. Polska Akademia Nauk, Badania w toku.
Terzaghi, K., Peck, R.B., 1996. Soil Mechanics in Engineering Practice, Wiley