Bodenverflüssigung

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Auswirkungen von Bodenverflüssigung nach einem Erdbeben in Ojiya (2004)

Bodenverflüssigung kann infolge starker Erschütterungen wassergesättigter, meist sandiger Bodenschichten durch ein Erdbeben stattfinden.

Wenn feuchte Böden locker gelagert sind und Grundwasser oberflächennah ansteht, kann es bei Erdbeben zu Bodenverflüssigung kommen. Von großer Bedeutung ist darüber hinaus, ob Grundwasser nur schwer entweichen kann, der Grundwasserspiegel also gespannt ist. Küstengebiete mit den typischen Schwemmböden erfüllen diese Kriterien häufig. Prädestiniert sind Böden mit einer sehr gleichmäßigen Kornstruktur, insbesondere Sande wie sie in Deltas zu finden sind oder Löss- und Lehmböden. Diese „jüngst“, also in den letzten 10.000 – 15.000 Jahren abgelagerten, wassergesättigten Sedimente können sich, sofern sie den Druckwellen eines oberflächennahen Hochfrequenz-Erdbebens ausgesetzt sind, verflüssigen. Denn locker gelagerte Böden bleiben nur durch den Kontakt und die Reibung jedes einzelnen Sandkorns mit einem anderen stabil und verhältnismäßig fest. Durch die Druckwelle eines Erdbebens muss sich der Boden jedoch verdichten, wird plötzlich zusammengepresst. Dabei wird ein nach allen Seiten sich fortpflanzender Druck (dynamische Belastung) auf das nahezu inkompressible Wasser zwischen den Sandkörnern ausgeübt, die bis dahin ein festes Gefüge aufwiesen. Das Wasser in den Poren stemmt also dagegen, der Porendruck steigt, das Grundwasser der wassergesättigten Schicht wird empor gedrückt. Die einzelnen Sandkörner verlieren in der Folge vollständig den Kontakt und der Boden bußt seine Scherfestigkeit ein. Daraufhin zerfällt das Korngerüst und der Boden verhält sich ohne Scherkräfte selbst wie eine Flüssigkeit. Innerhalb kürzester Zeit wird der Boden zu einer breiartigen Masse und verliert jeden Reibungswiderstand.

Sandiges Wasser bahnt sich dann den Weg entlang des geringsten Widerstandes. Es kann in einigen Gebieten am leichtesten an der Erdoberfläche austreten. Dadurch baut sich der entstandene Druck ab. Wasser tritt aus dem Boden und es sprudeln mancherorts regelrecht kleine Fontänen aus dem Boden. Die gesamte Untergrundschicht kann instabil werden, darauf errichtete Gebäude können ungleichmäßig absacken. Ein harmloses Experiment kann man im Watt oder am nassen Sandstrand durchführen, wenn der nasse Sand beim Auftreten um den Fuß hervorquillt.

Erdbeben, die mit großflächiger Bodenverflüssigung einhergingen, sind neben den Christchurch-Erdbeben (2011, 2011), beispielsweise das Erdbeben in Haiti 2010, das Loma-Prieta-Erdbeben in San Francisco von 1989 oder das verheerende Tangshan Erdbeben im Jahre 1976 in China. Nachgewiesen wurde die Bodenverflüssigung auch für mehr als 1200 km2 im Schwemmland der Po-Ebene in Norditalien nach dem zwei Hauptbeben am 20. Mai 2012 (Mw ~ 6.1) und am 29. Mai 2012 (Mw ~ 6.0).

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Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

 Commons: Bodenverflüssigung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien