Быстропесчаные почвы: что это такое? Объяснение геологического явления – смесь песка, ила и воды, теряющая устойчивость при движении. Безопасность и образование.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Смесь песка, ила или глины с водой, которая при перемешивании образует сжиженную почву – геологическое явление.
Mixture of sand, silt or clay with water, which creates a liquefied soil when agitated
the geological feature
Быстропесок (также известный как тонущий песок) – это коллоид, состоящий из мелкого гранулированного материала (например, песка, ила или глины) и воды. Он формируется в насыщенном рыхлом песке при внезапном его взбалтывании. Когда вода в песке не может выйти наружу, образуется сжиженная почва, теряющая прочность и не способная поддерживать вес. Быстропесок может образовываться в стоячей воде или в воде, поднимающейся вверх (например, из артезианского источника). В случае восходящего потока воды, силы противодействуют силе тяжести и удерживают частицы почвы во взвешенном состоянии. Амортизирующее действие воды придает быстропеску и другим сжиженным отложениям губчатую, текучую текстуру. Объекты в сжиженном песке погружаются до уровня, где вес объекта равен весу вытесненной смеси почвы и воды, и погруженный объект плавает благодаря силе Архимеда. Сжижение почвы может происходить и в частично насыщенной почве при воздействии землетрясения или подобных сил. Движение в сочетании с увеличением порового давления (подземных вод) приводит к потере сцепления между частицами, вызывая оседание зданий или других объектов на поверхности.
Quicksand (also known as sinking sand) is a colloid consisting of fine granular material (such as sand, silt or clay) and water. It forms in saturated loose sand when the sand is suddenly agitated. When water in the sand cannot escape, it creates a liquefied soil that loses strength and cannot support weight. Quicksand can form in standing water or in upward flowing water (as from an artesian spring). In the case of upward flowing water, forces oppose the force of gravity and suspend the soil particle. The cushioning of water gives quicksand, and other liquefied sediments, a spongy, fluid like texture. Objects in liquefied sand sink to the level at which the weight of the object is equal to the weight of the displaced soil/water mix and the submerged object floats due to its buoyancy. Soil liquefaction may occur in partially saturated soil when it is shaken by an earthquake or similar forces. The movement combined with an increase in pore pressure (of groundwater) leads to the loss of particle cohesion, causing buildings or other objects on that surface to sink.
Свойства
Живые пески — это неньютоновская жидкость, демонстрирующая тиксотропию: в состоянии покоя они часто кажутся твердыми (напоминают "гель"), но изменение напряжения менее чем на 1% вызывает резкое снижение вязкости (переход в "золь"-образное состояние). После первоначального воздействия – например, когда человек пытается по ним пройти – вода и песок разделяются, образуя плотные слои песчаного осадка; именно формирование этих областей с высокой объемной долей приводит к кажущемуся внезапному уменьшению вязкости. Человек, наступивший на живые пески, начинает погружаться. Чтобы двигаться в живых песках, необходимо оказывать достаточное давление на сжатый песок, чтобы вернуть в него воду и снова сделать его текучим. Для этого требуются значительные усилия: чтобы вытащить ногу из живых песков со скоростью 1 см/с, потребуется сила, эквивалентная подъему автомобиля. Полностью погрузиться в живые пески человеку невозможно из-за их большей плотности. Плотность живых песков составляет около 2 граммов на кубический сантиметр, в то время как плотность человеческого тела – около 1 грамма на кубический сантиметр. При такой разнице в плотности погружение в живые пески выше уровня талии невозможно. Даже объекты плотнее живых песков будут на них плавать, если находятся в неподвижном состоянии. Например, плотность алюминия составляет около 2,7 граммов на кубический сантиметр, но кусок алюминия будет держаться на поверхности живых песков, пока движение не приведет к их разжижению. Однако, продолжающиеся или панические движения могут привести к дальнейшему погружению. Поскольку это затрудняет передвижение, могут возникнуть опасные ситуации, связанные с воздействием окружающей среды (например, солнечный удар, обезвоживание, переохлаждение), утоплением во время прилива или нападением хищных животных. Выбраться из живых песков можно, совершая медленные движения ногами, чтобы повысить вязкость жидкости, и вращая тело, чтобы занять горизонтальное положение на спине (лицом и туловищем вверх). Согласно статье в Slate за 2010 год, этот кинематографический прием был особенно популярен в 1960-х годах, когда почти в 3% всех фильмов персонажи тонули в глине, грязи или песке.
Quicksand is a shear thinning non Newtonian fluid: when undisturbed, it often appears to be solid ("gel" form), but a less than 1% change in the stress on the quicksand will cause a sudden decrease in its viscosity ("sol" form). After an initial disturbance—such as a person attempting to walk on it—the water and sand in the quicksand separate and dense regions of sand sediment form; it is because of the formation of these high volume fraction regions that the viscosity of the quicksand seems to decrease suddenly. Someone stepping on it will start to sink. To move within the quicksand, a person or object must apply sufficient pressure on the compacted sand to re introduce enough water to liquefy it. The forces required to do this are quite large: to remove a foot from quicksand at a speed of 1 cm/s would require the same amount of force as that needed to lift a car. It is impossible for a human to sink entirely into quicksand, due to the higher density of the fluid. Quicksand has a density of about 2 grams per cubic centimeter, whereas the density of the human body is only about 1 gram per cubic centimeter. At that level of density, sinking beyond about waist height in quicksand is impossible. Even objects with a higher density than quicksand will float on it if stationary. Aluminium, for example, has a density of about 2.7 grams per cubic centimeter, but a piece of aluminium will float on top of quicksand until motion causes the sand to liquefy. Continued or panicked movement, however, may cause a person to sink further in the quicksand. Since this increasingly impairs movement, it can lead to a situation where other factors such as exposure (i. e., sun stroke, dehydration and hypothermia), drowning in a rising tide or attacks by predatory or otherwise aggressive animals may harm a trapped person. Quicksand may be escaped by slow movement of the legs in order to increase viscosity of the fluid, and rotation of the body so as to float in the supine position (lying horizontally with the face and torso facing up). According to a 2010 article by Slate, this gimmick had its heyday in the 1960s, when almost 3% of all films showed characters sinking in clay, mud, or sand.