Evenwichtige rotsen, klaar voor 24, 000 jaar, zijn gebruikt om de huidige seismische integriteit van de Clyde Dam te beoordelen in een door de Universiteit van Otago geleid onderzoek.

Professor Mark Stirling, van de afdeling Geologie van Otago, samen met Nieuw-Zeelandse en internationale collega's, identificeerde en beoordeelde de ouderdom van zwaartekracht tartende rotsformaties op ongeveer 2 km van de dam. Ze gebruikten deze gegevens om de piekgrondversnellingen te bepalen die de rotsen konden weerstaan ​​​​voordat ze omvielen.

De informatie werd gebruikt om het Safety Evaluation Earthquake (SEE)-spectrum voor de dam in te stellen, of de verwachte piekbewegingen van aardbevingen die optreden met een terugkeerperiode van 10, 000 jaar, die de veiligheidsbeoordeling en het seismische ontwerp van de constructie regelt.

Het is de eerste keer dat gevaarlijk uitgebalanceerde rotsen zijn gebruikt om formele aardbevingsbewegingen te maken voor een grote bestaande constructie.

Zoals de onderzoekers rapporteren in de Bulletin van de Seismologische Vereniging van Amerika , de piekgrondversnelling voor het nieuwe SEE-spectrum, ontwikkeld op basis van de gesteentegegevens en een bijgewerkt seismisch risicomodel voor de regio, aanzienlijk lager is dan de voorlopige schattingen die in 2012 zijn opgesteld.

Echter, de nieuwe ontwerpwaarden voor grondbewegingen zijn vergelijkbaar met de waarden die bij toeval werden gebruikt toen de dam in de jaren tachtig werd gebouwd.

"Er hoeft niets te gebeuren om de dam te versterken, ' zegt professor Stirling.

"Echter, de studie laat alle relevante autoriteiten zien dat de dam voldoet aan de moderne regelgeving."

De studie dient ook als een belangrijk proof-of-concept voor toekomstige toepassingen van fragiele geologische kenmerken (FGF's) in technisch ontwerp.

FGF's zijn vooral handig bij het instellen van technische ontwerpparameters op plaatsen waar de periode tussen relevante aardbevingen erg lang is-10, 000 jaar of meer. In deze gevallen, de geologische kenmerken kunnen helpen bij het testen van probabilistische schattingen van seismische gevaren.

Hoewel seismologen het nut van deze functies voor andere technische ontwerpprojecten hebben onderzocht, zoals de geannuleerde Yucca Mountain-opslagplaats voor kernafval in Nevada en de Diablo Canyon-elektriciteitscentrale in Californië, de Clyde Dam is de eerste die fragiele kenmerken gebruikt om het ontwerp in beweging te zetten.

Op een breed plateau ten zuidwesten van de dam genaamd Cairnmuir flat, ontsluitingen van leisteen die boven het landschap uitsteken, zijn door erosie uitgehouwen in potentieel onstabiele configuraties.

In een moeizame poging, de onderzoekers identificeerden deze gevaarlijk uitgebalanceerde rotsen en namen veldmetingen van hun geometrieën om hun kwetsbaarheid in te schatten. Vervolgens analyseerden de onderzoekers de formaties met behulp van radionuclidegegevens die schatten hoe lang een rotsoppervlak aan de atmosfeer is blootgesteld. Deze gegevens kunnen een schatting geven van hoe lang een steen in een specifieke positie in evenwicht is geweest.

"Wat betreft het verzamelen van gegevens, het was de schatting van de FGF-leeftijd die het meest uitdagend was, ' zegt professor Stirling.

"Het vereiste specialistische inbreng, zwaar lichamelijk werk, en er waren meestal grote onzekerheden bij het interpreteren van de data om te zeggen hoe lang de FGF's kwetsbaar waren."

Door deze gegevens te combineren met informatie over eerdere aardbevingen langs de nabijgelegen Dunstan-breuk, de onderzoekers concludeerden dat de rotsen bij Cairnmuir flat al minstens 24 uur in hun onstabiele positie stonden, 000 jaar. Dit suggereert dat ze allemaal ten minste twee Dunstan-foutaardbevingen hebben overleefd.

Vervolgens ontwikkelden ze een fragiliteitsverdeling van alle gevaarlijk uitgebalanceerde rotsen in hun studie, op basis van piekgrondversnelling, om de piekgrondversnellingen te bepalen die het meest waarschijnlijk een willekeurige fragiele rotsstructuur doen omvallen met een waarschijnlijkheid van meer dan 95 procent. Deze informatie hielp vervolgens om een ​​nieuw SEE-spectrum voor de dam aan te bevelen.

Op basis van onze voorlopige probabilistische berekeningen voor seismisch gevaar voor de locatie, "we wisten dat de FGF's in het gebied zouden worden neergeslagen door deze sterke grondbewegingen als ze zich zouden voordoen - het is gemakkelijk om de kwetsbaarheid van de kenmerken met het oog in het veld ruwweg in te schatten, "Professor Stirling legt uit.

Het was toen slechts een kwestie van tijd en onderzoek, hij voegde toe, voordat de nieuwe Clyde Dam-gevarenschattingen werden herzien.