V tomto blogovém příspěvku analyzujeme příčiny vzniku propadlin z geologického hlediska a prozkoumáme, zda se jedná o přírodní katastrofy nebo katastrofy způsobené člověkem.
Jedním z neznámých termínů, který se v poslední době často objevuje ve zprávách, je „propadlina“. Propadlina je jev, při kterém se zem propadá v důsledku změny stavu zemské kůry, čímž se oslabuje síla, která zem nad ní podpírá. Je snadné to pochopit, když si vzpomenete na starý korejský výraz „země se propadá“. Termín „propadlina“ se však v běžném jazyce běžně nepoužívá, takže může být pro mnoho lidí neznámý a i ti, kteří znají jeho význam, jen zřídka dokážou vysvětlit jeho příčiny. Proto v tomto článku na základě svých znalostí v geologii identifikuji příčiny propadlin a na příkladu incidentu, k němuž došlo v Songpa-gu v Soulu v Jižní Koreji, vysvětlím charakteristiky mechaniky hornin související s ničením podzemních prostor.
Nejprve se podívejme na příčiny vzniku propadlin. Výskyt propadlin je do značné míry ovlivněn podzemní vodou rozprostřenou v zemské kůře. Vliv podzemní vody lze rozdělit na dva hlavní typy: propadliny způsobené velkými toky podzemní vody v důsledku pohybů zemské kůry a propadliny způsobené lidským rozvojem podzemních vod. Jinými slovy, propadliny lze rozdělit na přírodní a umělé. První jsou velké a mohou vytvořit propadliny hluboké jako 20patrová budova, zatímco druhé jsou relativně malé. Je mylné domnívat se, že propadliny jsou způsobeny výhradně lidmi. Propadliny, které vznikají při výstavbě metra, například v Songpa-gu v Soulu v Jižní Koreji, jsou považovány za uměle vytvořené a téměř všechny propadliny v Koreji jsou uměle vytvořené. Nyní si z geologického hlediska vysvětlíme proč.
Aby se voda mohla ukládat uvnitř zemské kůry, musí být v podzemí hodně prázdného prostoru. V současné době sedimentární horniny, které jsou relativně slabší než metamorfované a vyvřelé horniny, s větší pravděpodobností praskají. Čím více je tedy půda složena ze sedimentárních hornin, tím je náchylnější k propadlinám. Naštěstí je však většina půdy v Koreji složena ze žuly, což je typ vyvřelé horniny, a ruly, což je typ metamorfované horniny. Proto i když se propadliny vyskytnou, nepropadají hluboko do země a jsou relativně malého rozsahu. Výše zmíněná dvacetipatrová propadlina se objevila v Guatemale ve Střední Americe, kde je skalní podloží složeno ze sedimentárních hornin.
Stručně řečeno, propadlina v Songpa-gu v Soulu v Jižní Koreji se zřítila, protože díry vytvořené v podzemí stavebními pracemi nedokázaly odolat síle shora, a to i přes pevný žulový podklad. Nyní se podívejme na faktory, které určují sílu, kterou podzemní dutiny nebo díry mohou odolat z hlediska mechaniky hornin. Podzemní dutiny jsou vystaveny gravitační síle. V tomto bodě je důležité zvážit, jakou sílu mohou odolat, a limit se liší v závislosti na typu a stavu skalního podloží a tvaru podzemní dutiny.
Zaprvé, vliv má typ podloží, které tvoří kůru. Čím tvrdší je podloží, tím větší váhu snese. Například beton snese mnohem větší váhu než tofu. Zadruhé, pevnost horniny se liší v závislosti na jejím stavu. V podloží je mnoho trhlin způsobených pohyby kůry a velikost a tvar těchto trhlin se liší. Trhliny jsou vyplněny podzemní vodou, která přímo podpírá prázdný prostor v podloží a zvyšuje jeho viskozitu, čímž zvyšuje jeho pevnost. To je snadné pochopit, pokud si vzpomenete, jak byly domečky pro ropuchy, které jste si stavěli jako dítě, pevnější, když byly vyrobeny z mokré půdy. A konečně, když jsou dutiny uměle vytvořeny pod zemí pro účely, jako je stavba metra, má důležitý vliv i tvar dutiny. Pokud má dutina tvar typického tunelu (půlkruhový válec), velikost síly, které snese, se liší v závislosti na poměru její šířky k výšce. Když je šířka větší než výška, je stabilnější, protože síla působící na otvor je rozložena na větší plochu. Je to stejný princip, jako když dlaní stisknete vejce, je snazší ho rozbít, když leží, než když stojí.
Kromě propadliny v Songpa-gu v jihokorejském Soulu, která byla zmíněna jako příklad, v současné době probíhá v centrech měst rozvoj podzemních prostor a není jasné, kdy se podobná nehoda znovu stane. Závažnější je, že propadliny jsou katastrofy, na které se široká veřejnost nemůže předem připravit. Odborníci proto tvrdí, že by se měly provádět pravidelné průzkumy terénu a při navrhování podzemních prostor by se měly zohledňovat různé faktory, aby byla zajištěna bezpečnost.
