Pencecairan tanah

Pencecairan tanah merupakan satu fenomena yang mana tanah basah lencun lentur kekuatan dan kekerasannya sebagai balasan kepada tegasan yang diakibatkan oleh gegaran gempa bumi atau lain-lain perubahan mendadak dalam keadaan tegasan sehingga bertindak seolah-olah cecair.

Pembetung ini timbul ke atas permukaan akibat pencecairan ekoran gempa bumi Chūetsu 2004.

Kesan pencecairan akibat gempa bumi Christchurch 2011.

Dalam ilmu mekanik tanah, istilah "pencecairan" mula-mula digunakan oleh Hazen ketika menyentuh keruntuhan Empangan Calaveras di California pada tahun 1918. Beliau menyifatkan mekanisme pencecairan aliran empangan tambak itu seperti berikut:

Jika tekanan air dalam liang-liang empangan cukup untuk menanggung segala beban, ia akan mendatangkan kesan mengasingkan zarah-zarah serta menghasilkan keadaan yang sama dengan pasir jerlus… pergerakan sesebahagian bahan pada mulanya boleh menyebabkan tekanan berlonggok, mula-mula di satu tempat, kemudian di satu lagi tempat, secara berturut-turut, kerana tempat-tempat tumpuan awalnya sudah dicecairkan.

Fenomena ini paling sering diperhatikan pada tanah berpasir yang lencun dan gembur (ketumpatan rendah). Sebabnya, pasir yang gembur mudah mampat apabila dikenakan beban; sedangkan pasir tumpat mudah mengembang atau 'memuai'. Jika tanah itu dilencuni air, seperti yang ada apabila tanah itu di bawah muka air tanah atau paras laut, maka air mengisi celah-celah antara butir-butir tanah ('ruang liang'). Sebagai tindak balas kepada pemampatan tanah, air ini meningkat tekanannya dan cuba mengalir keluar dari tanah ke kawasan bertekanan rendah (lazimnya ke arah permukaan tanah di atas). Bagaimanapun, jika bebanan itu dikenakan dengan deras dan cukup kuat, ataupun diulang berkali-kali (cth. gegaran gempa bumi, bebanan gelombang ribut) sehingga tidak sempat mengalir keluar sebelum kitaran beban yang seterusnya, maka tekanan air boleh terkumpul sehingga melebihi tekanan sentuh yang saling menghubungkan butir-butir tanah. Sentuhan sesama butir inilah cara beban berat dari bangunan dan lapisan tanah atas dipindahkan dari permukaan tanah ke lapisan tanah atau batu-batan yang lebih dalam. Kehilangan struktur tanah ini menyebabkan ia kehilangan segala kekuatannya (keupayaan memindahkan tegasan ricih) sehingga boleh kelihatan mengalir seperti cecair (yakni 'pencecairan').

Walaupun kesan-kesan pencecairan ini sudah sekian lama difahami, namun ia mendapat penelitian para jurutera hanya selepas kejadian-kejadian gempa bumi di Niigata dan Alaska pada tahun 1964. Ia juga merupakan faktor utama dalam kemusnahan Daerah Marina di San Francisco sewaktu gempa bumi Loma Prieta 1989, Pelabuhan Kobe ketika gempa bumi besar Hanshin 1995 dan juga kemusnahan berleluasa kawasan perumahan dan bandar pinggiran di Christchurch, New Zealand pada tahun 2010, awal dan pertengahan tahun 2011.

Di kebanyakan negara maju, peraturan-peraturan pembinaan mewajibkan jurutera supaya mengambil kira pencecairan tanah ketika mereka bentuk bangunan dan prasarana baru seperti jambatan, empangan tambak dan tembok penahan.

Pautan luar

• Soil Liquefaction
• Shaking, Liquefaction on Harbor Island Diarkibkan 2007-09-27 di Wayback Machine, one of the few known live observations of an earthquake liquefaction event by a seismologist
• Video showing liquefaction process