Mis on vajumine?
Allakäik on maapinna allapoole suunatud liikumine sellise üksuse nagu merepinna suhtes. Teisisõnu võib seda kirjeldada kui maapinna allapoole nihutamist. Suremus on sündmus, mis mõjutab elanikke, geolooge, ettevõtete omanikke, inspektoreid ja geotehnilisi insenere.
Suremust põhjustavad nii looduslikud sündmused kui ka inimtegevusest tingitud tingimused. Inimestega seotud protsessid, mis põhjustavad vajumist, hõlmavad kaevandamist, maagaasi eemaldamist ja põhjavee liigset kasutamist. Looduslikud protsessid, mis põhjustavad vajumist, on maavärinad, põhjaveehoidlate liikumine, erosioon ja mulla tihendamine paljude teiste hulgas. Vajumise mõju võib näha suurtes piirkondades nagu riik või kogu provints, või võib see esineda väikestes piirkondades, näiteks oma köögiaia nurgas.
Lubjakivi lahustumine
Allakäik on väga levinud valdkondades, mis on moodustunud lahustuvate kivimitega nagu kips ja lubjakivi. Neid maastikke nimetatakse karstiks. Mainitud kivid lahustuvad, jättes tühimikud maha. Nende tühimike katused nõrgenevad aja jooksul, nii et need kokku varisesid. Vasaku ruumi täitmiseks langeb ka kivide või tühjade katuste peal olev maa, jättes nihke tõttu ebaühtlase maapinna. Lahustumisest tingitud vajumine tekitab sinkholes.
Kaevandamine
Kaevandamismeetodid, mis nõuavad maapealsete tunnelite kaevamist mineraalide (maa-alune kaevandamine) saavutamiseks, on allakäik. Need kaevandamismeetodid kasutavad selliseid protsesse nagu fracking, samba ekstraheerimine, eri tüüpi lõhkamis- ja pikilabade kaevandamine, mis põhjustab pinna kokkuvarisemise. Kaevandamise põhjustatud vajumist võib prognoosida kahjustuste tugevuse ja ulatuse osas, välja arvatud siis, kui samba kokkuvarisemine või pinna lähedal paiknev tunnel sattub. Sellise vajumise avaldumise ulatus on ainult kaevanduste vahetus läheduses ja väga väike ala selle ümber.
Kaevandamisest tingitud vajumist saab kergesti võidelda, kui kõik sidusrühmad teevad koostööd. Seda on võimalik saavutada kaevandamisprotsessi hoolika planeerimisega, ennetavate meetmete võtmisega ette nähtud nõrkade kohtade ja kaevanduste parandamise järel pärast kaevandamise lõpetamist.
Maagaasi kaevandamine
Valmimata maagaasiväljal on rõhk kuni 60 MPa (600 bar). Rõhk langeb aastate jooksul, kui kaevandamine jätkub. Gaasirõhu olemasolu tähendab ka seda, et maapinna kihid gaasi tühikute kohal on hästi toetatud. Väljavoolu tõttu väheneb surve põldudel, mis tähendab, et ülevoolava pinnase kandmisest tingitud surve muutub talumatuks. Sellisel juhul on vajumine vältimatu.
Heaks näiteks oleks Madalmaade Slochterengase väli. Selles valdkonnas alustati kaevandamist 1960. aastate lõpus. Sellest ajast alates on maapinna all oleva rõhu vähenemise tõttu maapinna tase vähenenud 30 cm võrra. Vajumise ulatus on kogenud 250 km² ulatuses.
Maavärinad
Maavärinad on teadaolevalt põhjustanud maapinna pinnalanguse. Maavärinate tekkimisel luuakse luumurrud, mis tähistavad jooni, mille vahel koorik liigub. Neid luumurde nimetatakse vigadeks. Maavärinate tagajärjel tekkinud vajumise põhjuseks võib olla ühe külje vertikaalne liikumine allapoole. Sõltuvalt vea pikkusest võib vajumine mõjutada väga suuri pindalasid. Ka maapinna raputamise tagajärjel tekib alandamine. Loksutamine põhjustab lahtised osakesed settida ja kaotab tugevuse, mis neil oli osakeste peal nende peal.
Jaapani Georuumilise Teabe Amet märkas ja teatas vajumisest kohe pärast 2011. aasta Tokuhoku maavärinat. Vaikse ookeani ranniku lähedal asuvates piirkondades täheldati Põhja-Jaapanis 0, 50 m (1, 64 jalga) vajumist. Tokuhoku maavärina põhjustatud maksimaalne vajumine oli 1, 2 m (3, 93 jalga) koos maakoore deformatsiooniga kuni 5, 3 m (17, 3 jalga).
Põhjavee seostumine
Põhjavesi, mis on Maa peamine veeallikas, hoitakse mahutites nagu struktuur, mis tervikuna näeb välja nagu väga suur käsn. Kuna inimesed jätkavad vee kasutamist nendest reservuaaridest, asendab kasutatud vesi naturaalset vett. Kui vett kasutatakse liiga kiiresti, võrreldes asendusmääraga vihma abil, siis mahuti kohal olev maa võib kokku kukkuda, et täita vesi, mis jääb vee alla.
Teine tegur on alam- ja rannikualade okupeerimine, mis vajavad enne elukohta äravoolu. Muldade äravool tekitab pinnase komponendid oksüdatsiooniks ja lagunemiseks. Lagunenud orgaaniline aine muutub väga nõrkaks ja ei suuda kinni pidada igasugusest kaalust, põhjustades seega vajumist.
Lisaks kindlustavad need kuivendatud pinnad oma efektiivse stressi põhjustatud jõu tõttu. Kuna vesi on maapinnast välja voolanud, kompakteeruvad tõhusamalt struktuuri tõttu rohkem mullaosakesi.
Sellist vajumist saab juhtida, kui arvesse võetakse selliseid tegureid nagu põllukultuuride optimeerimine. Madala maa, soo või rannikualade asustamist peaksid reguleerima ka asjaomased asutused.
Viga ja kokkupõrge
Klapid on kompressioonjõudude tagajärjel tekkivad kivimid, samas kui vead on pragud, mis tekivad kivide puhul vastandliku stressi tõttu. Vigade geoloogiline määratlus on murru või katkematus maa kivimite mahus, millele on kivimimassi liikumisest tingitud tohutu nihkumine. Kui maapinna südamikus esineb erinevaid pingeid, on see rõhk kas vigade esinemisega või tunnelite moodustumisega, mis pakuvad kuuma vedeliku vahele liikumist.
On erinevaid vigu, nimelt normaal-, tagasikäigu- ja libisemisvigasid. Erinevus seisneb selles, et vea liik määrab maa nihke suuna. On teada, et tavalised vead nihutavad kivi ühte külge ülespoole, samal ajal kui teine külg langeb allapoole. Maapinnal nähtav on maapinna lõhenemine pragude kohal, mis jaguneb kahes suunas.
Vead ja voldid arenevad tuhandete aastate jooksul, mis tähendab, et sellist vajumist ei pruugi isegi põlvkonna eluiga kogeda.
Isostaatiline vajumine
Maa pind hõljub asteenosfääris, tasakaalustades selle pinda ja oma tihedust asteenosfääriga. Kui kooriku pinnale lisatakse massi, siis see astenosfääris taandub teatud tasemele, et hoida isostaatilist tasakaalu. Massi lisamine maakoores on tingitud sadestumisest, mille käigus lisatakse maale kivimid, setted ja pinnas.
Isostaatilise vajumise vastand tekib siis, kui maapinnast koorikust väheneb. See protsess, mida nimetatakse isostaatiliseks tagasilöögiks, tekib siis, kui kooriku pind taandub oma normaalsele isostasuse olekule. Protsess toimub tuhandete aastate jooksul, nii et kui me täna mõjusid nägime, tähendaks see protsessi, mis algas enam kui sajandit tagasi.
Isostaatilist tagasilööki põhjustavad sellised sündmused nagu jäälehtede sulamine või veemasside kuivamine.
Bonnevile järv on suurepärane näide isostaatilisest tagasilöögist. Vee kogus, mida ookean kord pidas, viis järve vajumise lähedusse ligi 200 meetri (61 m) merepinnast allapoole. See on loomulik tasakaalustav efekt, et säilitada tasakaal. Kui vesi kuivas, põrkas pind uuesti, see tähendab, et järve keskosa on kõrgemal kui 61 m kõrgem kui järve endised kaldad.
Hooajaline mõju
Enamikus kohtades leitakse, et savi on peaaegu igasugune. Clay on teadaolevalt väga vastuoluline mullatüüp. Tänu oma väikestele osakeste suurusele mõjutavad pinnase niiskusesisaldust need suuresti. Aastavahetuse muutumise tõttu aurustub vesi kuuma ja kuiva pinnaseosakestest, põhjustades mulla massi vähenemist. See viib seejärel pinnase alandamiseni. Mulla pinnale ehitatud hooned mõjutavad hooajakuivatust, mis hävitab nende alused. Hoonete väikeste pragude esinemine enamikul juhtudel on tingitud hooajalisest kuivatamisest.
Taimestik ja puud võivad viia ka vajumise vastandamiseni, mida nimetatakse paistetuseks või pinnaseks.
Kuidas mõõta vajumist
Riiklik ookeani- ja atmosfäärijuhtimine (NOAA) on leidnud viisi, kuidas mõõta maapinda globaalse positsioneerimissüsteemi (GPS) abil. Sel põhjusel on NOAA-l keha, mida nimetatakse riiklikuks geodeetiliseks uuringuks, mis on loonud väga vastuvõtlikud GPS-võrgud, mis jälgivad eri kohtade pinnatasemeid. Neid GPS-võrke nimetatakse pidevalt opereerivaks tugijaamaks (CORS). Mõnedes piirkondades ei ole CORS-i ja sellistel juhtudel saab vajumise jälgimiseks kasutada tehnoloogiat, mis töötab koos satelliidiga InSAR (interferomeetriline sünteetiline radar). Põhjavee andurid on ka täpne meetod maapinna kõrguse mõõtmiseks ja jälgimiseks.
