當你腳下的地面、你的房子或你的田地突然消失,留下一個洞時,你會感到相當震驚。這個洞可能有幾十公尺甚至更深,最終會通往地下一個可能向下延伸數百公尺的空洞。
我們稱這些為天坑,它們是一個全球性問題。有時,天坑是一種純粹的自然現象,但它們也可能與先前的工業活動有關,最常見的是採礦活動。那麼像我們這樣的科學家如何在天坑出現在地表之前檢測到它們呢?
你腳下岩石的地質狀況是發現天坑可能性的線索。石灰石很容易被地下水溶解,隨著時間的推移,會形成巨大的地下洞穴網絡,稱為喀斯特。它們可能會因重力而向下倒塌,導致地表嚴重凹陷和沈降損壞,甚至房屋完全消失。
煤炭、鹽、鉀鹽、錫和銅的歷史採礦作業地圖和記錄不完善,常常會在地下留下空隙。隨著屋頂逐漸倒塌,這些空隙最終可能會隨著時間的推移而浮出表面。這些塌陷可能是逐漸發生的,也可能是突然發生的,表面凹陷在一夜之間毫無預警地出現。此類快速事件通常與地下水變化或過量降雨事件有關。
在所有地表岩石都是石灰岩的地區,例如佛羅裡達或大部分中國,很難避免這些帶來的風險,因為通常很少有事先警告。
在英國等人口稠密地區,可用土地的缺乏導致棕地被利用,而這些場地往往沒有充分的事先了解或地面調查。某些類型的倒塌可以獲得補償,例如煤炭開採責任,該責任涵蓋在煤炭管理局,但許多其他原因被保險公司視為“天災”,保險費用昂貴或難以獲得。
天坑搜尋
我們都致力於解決各地的天坑問題澳洲的金礦到中東,特別是科威特和死海,以及巴哈馬。我們也走遍了英國和愛爾蘭,考察了南威爾斯、約克郡和陶器廠的礦洞,以及因中世紀搶奪主幹道下的粉筆灰而倒塌的礦洞。倫敦附近。
多年來,我們已成為以十億分之一超高精度測量地球重力的專家。這被稱為微重力。我們可以用它來偵測空腔,甚至是部分填充在塌陷到達地表之前很久,該區域的密度就小於周圍的岩石。
通常,我們會在第一次塌陷發生後被叫去偵測附近所有其他潛在的天坑。開發者需要開始思考這類工作前建築開始。
我們開發的另一項創新是每隔數月至數年進行所謂的 4-D、時變、重複微重力調查。這使我們能夠檢測到重力的變化,這表明空腔正在向表面傳播並可能變得不穩定。
我們一直在觀察一個有問題的部分自 2002 年以來一直在柴郡的特倫特和默西運河進行監測並進行了多次讀數或多或少每年一次。在此期間,微重力結果顯示異常現像不斷增加,而底層的鹽礦(最初是建造運河的原因)變得越來越不穩定。這可能是由於運河本身滲漏或氣候變遷導致更頻繁的強降雨造成的。
最近的一個同一運河的一段塌陷附近的米德爾威奇造成了巨大的破壞,幾乎導致了人員傷亡,這使我們的工作成為人們關注的焦點。 HS2 二期擬建路線計畫穿越柴郡鹽田的很大一部分,該地區沉降非常常見,這條高速線路的工程挑戰將相當大。我們為新的頻道 5 系列天坑這已經在一定程度上涵蓋了這個問題和我們的工作。我們希望能夠就如何修復該區域以及在何處利用該技術來繪製該水道網路沿線的其他脆弱區域提供指導。畢竟,如果能夠及時發現天坑,我們就有可能對天坑採取一些措施。