แผ่นดินเหลว

แผ่นดินเหลวที่เกิดจากแผ่นดินไหวใหญ่ฮันชิน พ.ศ. 2538

เหตุการณ์แผ่นดินเหลวที่นิวซีแลนด์ ระหว่างที่เกิดแผ่นดินไหว 6.3 Mw ในปี 2554

แผ่นดินเหลว (liquefaction) กล่าวถึงปรากฏการณ์ที่ดินมีสภาพคล้ายกับของเหลว เนื่องจากสูญเสียกำลัง และความแข็งแรงในด้านความเค้น โดยปรากฏการณ์นี้มักเกิดขึ้นในระหว่างที่เกิดแผ่นดินไหว ปัจจัยที่ทำให้แผ่นดินเหลวรุนแรงคือสภาพน้ำใต้ดิน ด้วยเหตุนี้โครงสร้างที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์สูงจะจมและพังทลายลง และโครงสร้างที่มีความหนาแน่นสัมพัทธ์ต่ำจะถูกยกขึ้น ปรากฏการณ์นี้สามารถทำให้อาคารคอนกรีตเสริมเหล็กทั้งหลังจมหรือยุบ แทนที่จะหักพังจากแผ่นดินไหว เช่น แผ่นดินไหวในนีงาตะ ปี 1964 ที่ทำให้อาคารทั้งหลังจมลงจากแผ่นดินเหลว

ในด้านกลศาสตร์ของดิน คำว่า "liquefied" ได้ถูกใช้ครั้งแรกโดย เฮเซิน อ้างอิงถึงเหตุการณ์เขื่อนถล่มในปี พ.ศ. 2461 ที่รัฐแคลิฟอร์เนีย

ภาพรวม

ดินทรายที่อิ่มตัวจากน้ำบนผิวโลกจะเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลวอันเนื่องมาจากแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว พื้นผิวและโครงสร้างด้านบนจะยุบตัวลงอันเนื่องมาจากแรงกด และมีแนวโน้มที่จะเกิดในพื้นที่เคยเป็นแหล่งน้ำมาก่อน เช่น เนินทราย สามเหลี่ยมปากแม่น้ำ การถมแหล่งน้ำเพื่อสร้างบ้านเรือน

เหตุการณ์ที่เป็นที่รู้จัดไปทั่วโลกเรื่องผลกระทบจากแผ่นดินเหลว เพราะปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นที่ริมฝั่งแม่น้ำชินาโนะ และสนามบินนีงาตะ ในช่วงเกิดแผ่นดินไหวที่จังหวัดนีงาตะ ปี 1964 และจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวในอะแลสกาในปีเดียวกันนั้นเองก็ก่อให้เกิดแผ่นดินเหลวซึ่งสร้างความเสียหายเป็นอย่างมาก และตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาก็ได้มีการวิจัยในด้านกลศาสตร์ของดิน

กรุงโตเกียวคือพื้นที่เสี่ยงเกิดแผ่นดินเหลวมากแห่งหนึ่งในญี่ปุ่น เนื่องจากตั้งอยู่บริเวณปากแม่น้ำและมีเกาะเทียมจำนวนมาก ซึ่งสามารถทำให้เกิดแผ่นดินเหลวขึ้นได้ ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อ ถนน และฐานรากอาคาร

กระบวนการ

ในจุดที่มีดินปนทรายจำนวนมากพื้นดินจะเสียความมั่นคงจากแรงเสียดทานของแผ่นดินไหว และจะเกิดแรงเฉียงระหว่างอนุภาคของทราย ในพื้นที่ดังกล่าวระดับน้ำใต้ดินจะดันตัวขึ้นผ่านเม็ดทรายเนื่องจากแรงสั่น ทำให้เกิดความเค้น และเมื่อความเค้นลดลงและหรือกลายเป็น 0 จะเกิดปรากฏการณ์แผ่นดินเหลว ในเวลานี้พื้นดินจะเสียความดันอย่างกะทันหัน