جوشش ماسه
پیش از وقوع تکانهای شدید زمین، آب زیرزمینیِ یک لایهی خاک سست اشباع در شرایط ایستابی قرار دارد. تنش موثر وارد بر جزء خاک قرار گرفته در هر تراز برابر با مجموع تنش موثر ناشی از وزن کل خاک در بالای سطح آب زیرزمینی و وزن غوطهوری خاک در زیر آن است. حرکات شدید زمین موجب بالا رفتن فشار منفذی در زیر سطح آب زیرزمینی میشود. فشار منفذی ناشی از حرکات لرزهای، با جریان یافتن آب منفذی به سمت بالا و کنارهها در حین لرزش و پس از اتمام آن، پراکنده میشود . در شرایطی که زمین مسطح و یا تقریبا مسطح باشد، جریان رو به بالای آب سبب ایجاد گرادیان هیدرولیکی میشود که با رسیدن این گرادیان به مقدار بحرانی، تنش موثر قائم صفر خواهد شد. در صورت برقراری شرایط لازم، که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد، سرعت آب برای حمل مخلوط آب و ذرات معلق خاک به سطح زمین کافی خواهد بود. مخلوط آب و ماسه ی خارج شده روی سطح زمین می تواند به صورت ستونهای مخروطی شکل ماسهای و یا به صورت برجستگیهای خطی ماسهای که از ترکهای موجود در سطح مجموعه ی این عوارض تحت عنوان جوشش ماسه بیان میشود اگرچه این پدیده از آن جهت که به تنهایی سبب تغییرشکل زمین نمیشود، دقیقا نوعی از گسیختگی زمین به حساب نمیآید؛ اما به عنوان مدرکی برای تشخیص اضافه فشار آب منفذی در عمق و نشانهای از وقوع روانگرایی شناخته میشود. هرچند جوشش ماسه معمولا باعث ایجاد آسیب نمیشود، اما جریان آب و ماسه و تهنشینی رسوبات میتواند باعث تلفات اقتصادی و برخی آسیبهای دیگر شود.
شرایط محلی مورد نیاز برای شکلگیری جوشش ماسه پیچیده و تا حدی تصادفی هستند نخستین شرط لازم برای تشکیل جوشش ماسه، وجود اضافه فشار آب منفذی کافی است که توسط تکانهای شدید زمین ایجاد میشود. چنانچه این اضافه فشار منفذی باعث ایجاد گرادیان هیدرولیکی کافی ( به قدر کافی زیاد ) شود، آنگاه جریان آب ذرات خاک را به سطح زمین حمل خواهد کرد. شرط دوم، وجود حجم کافیِ آب منفذی به م نظور تولید جریان لازم برای رساندن مصالح به سطح زمین است. این مساله به ن وبهی خود به عمق، تراکم، ضخامت و پیوستگی ناحیهی اضافه فشار منفذی بستگی دارد. همچنین ضخامت، نفوذپذیری و پیوستگی هر یک از لایههای رویی، میتواند به ع نوان مسیر یا مانع جریان آب منفذی عمل کرده و تاثیر زیادی بر شکلگیری جوشش ماسه خواهد داشت. به ع لاوه، ترکهایی که از قبل در خاک وجود دارند مانند فضاهای خالی، حفرهی ریشهی درختان و غیره میتوانند یک مسیر ترجیحی از پیش تعیین شده را برای جریان آب ایجاد نمایند.
در صورت برقراری شرایط شکلگیری جوشش ماسه، این پدیده در قالب الگوهای مختلف بر روی سطح زمین ظاهر میشود. این الگوها را که به و سیلهی جزییات نهشتهی خاک کنترل میشوند، میتوان به چهار گروه کلی زیر دستهبندی نمود:
الف- خاک غیرچسبنده و نسبتا نفوذپذیر بر روی مصالح روانگرا شده موجب نشست کلی زمین میشود؛ به طوری که یکنواختی نشست بستگی به میزان همگنی مصالح دارد. هنگامی که لایهی رویی مواد روانگرای غیر چسبنده و با نفوذپذیری پایین باشد، این لایه بر روی منطقهی سیال شکل معلق شده و به صورت غیر ی کنواخت نشست میکند. این نشست نامتقارن حفراتی را ایجاد میکند که با ماسهی سست پر میشود؛ چنانچه این حفرات به سطح زمین نزدیک شوند، مخلوط آب و خاک تحت فشار موجود در حفرات میتواند با فوران لایه را شکافته و حالتی شبیه به یک گرداب یا آتشفشان ماسهای شکل دهد. این جریان، ماسهی موجود در لایهی روانگرا شده را با خود به بیرون حمل میکند. هرچه ضخامت لایهی بالایی بیشتر باشد جوششهای با تعداد کمتر ولی با سعت بیشتری روی میدهد؛ چرا که پیشروی مجاری اولیه از ایجاد حفرات همزمان جلوگیری میکند. همچنین با افزایش ضخامت لایهی روی ناحیهی روانگرا، حفرات کمتری به سطح زمین می رسند.
ب- هنگامی که مصالح موجود در ر وی ناحیهی روانگرا شده چسبنده باشد، گسترش روانگرایی و احتمالا ادامهی حرکات لرزهای منجر به ایجاد ترک در لایهی بالایی میشود. مواد روانگرا شده از بین ترکها خارج شده و جوشش ماسه به شکل نامنظم و خطی شکل میگیرد.
پ- هنگامی ک ه جریان آب و خاک در نزدیکی سطح زمین به پی ساختمان، جاده و یا هر سطح روکشدار دیگری برخورد کند، این جریان منحرف شده و جوشش ماسه در کنارههای سازه ظاهر میشود. وجود سوراخها و حفرات زیرزمینیِ طبیعی یا ترانشهها و گودالهای ایجاد شده به دست بشر میتواند بر روی مسیر خروج خاک روانگرا شده تاثیر گذارد. مسیر عبور مخلوط آب و ماسه به طرف سطح زمین، بسته به ناهمگنی و ناهمسانی خاک، معمولا پیچ در پیچ بوده و قائم نیست.
ت- حجم ماسه ی ته نشین شده بر روی سطح زمین در اثر وقوع جوشش ماسه، بستگی به عمق لایه ی روانگرا شده دارد. اگر یک لایهی درشتدانهتر مثل شن بر روی منطقه ی روانگرا شده قرار داشته باشد، ممکن است مخلوط ماسه و آب از سطح زمین خارج نشده و تنها صرف پرکردن حفرات موجود در داخل خاک درشتدانه شود.
