Onderzoekers van de Oregon State University effenen de weg naar meer veiligheid voor kustbewoners en infrastructuur door een betere manier te ontwikkelen om de vernietigende kracht van tsunami-golven te modelleren.

Zeldzaam maar potentieel verwoestend, tsunami's kunnen enorme schade aanrichten aan kustinfrastructuur, met een deel van het probleem te herleiden tot onstabiele grond rond de constructies.

Het begrijpen van de processen waardoor een tsunami de bodem destabiliseert, is een sleutel tot het ontwikkelen van technische technieken die gebouwen, wegen en bruggen beter bestand tegen de gecompliceerde krachten die bij een tsunami aan het werk zijn.

Medewerkers onder leiding van Ben Mason en Harry Yeh van het OSU College of Engineering gebruikten een centrifuge die ooit de weerstand van Apollo-astronauten tegen G-krachten testte, het bevestigen van een containerapparaat gevuld met grond en water voor een schaalbare simulatie van de effecten van overstroming.

De centrifugetechniek bootst de inundatiefysica na over een stuk grond van 21 meter lang, bijna 10 meter diep en meer dan 14 meter breed - veel groter dan kan worden gesimuleerd in een traditionele golftank.

"Dit is de eerste keer dat zoiets is gedaan, Mason zei. "De uitdaging van het uitzoeken van de logistiek en machinebouw om de container te ontwerpen is een behoorlijk opvallend aspect van dit onderzoek."

De bevindingen zijn gepubliceerd in Nature Wetenschappelijke rapporten .

Een centrifuge is een apparaat dat iets rond een vaste as laat draaien, d.w.z. zwaait het in een cirkel.

"Stel je voor dat je een emmer water van 5 gallon vasthoudt waarmee je begint rond te draaien, en als je snel genoeg draait, het water blijft in de emmer, ongeacht de positie, en als je langzamer gaat, het zal uitstromen, "Zei Mason. "Dat is precies het concept waarmee we werkten."

De centrifuge in de studie, gehuisvest in het UC Davis Center for Geotechnical Modeling nadat het oorspronkelijk deel uitmaakte van NASA's Ames Research Center, heeft een straal van 9,1 meter. Aan de arm was het apparaat bevestigd dat Mason en medewerkers bouwden, een deel ervan gevuld met water, het andere deel met aarde, met poorten om stroming mogelijk te maken die een tsunami-golf simuleert.

"We proberen het hele proces na te bootsen van een tsunami die aan land komt en zich vervolgens terugtrekt, " zei Mason. "Als je aarde in een golfgoot doet om dat te proberen, het wordt echt, Heel duur, en ook omdat bij de zwaartekracht van de aarde, je kunt geen erg diepe grondlaag hebben - de tijdruimtelijke schalen van tsunami's maken het moeilijk om laboratoriumexperimenten uit te voeren die opschalen. Dat is ons belangrijkste voordeel:we kunnen een veel grotere uitgestrektheid van de aarde simuleren, en zodra de doos is gebouwd, het is veel sneller om bodemmodellen in de centrifuge te bouwen."

"In de centrifuge, we kunnen high-speed video gebruiken om veel te leren over wat er in de bodem gebeurt, zoals schuren, en onder de oppervlakte, hoe de waterdruk in de poriën verandert met de tijd als het water overstroomt, Mason zei. "Al deze dingen zijn belangrijk om te begrijpen wat we kunnen verwachten van de bodem rond kustinfrastructuur, en hoe beschermen we die infrastructuur dan wanneer de volgende tsunami plaatsvindt."