在地震晃動(dòng)時(shí),那些沙?;蚣?xì)粒土?xí)l(fā)生什么情況呢?嘗試一下這種簡(jiǎn)單的活動(dòng),然后找出答案。
所需材料
金屬盆或塑料盆
沙子
水
一塊平滑的磚
一把橡膠錘(或者用一把普通的小鐵錘,在錘頭外面裹上一塊厚膠皮)
制作步驟
在盆里裝滿沙子,裝得越深越好,把盆放在桌子上然后倒水,水不能沒(méi)過(guò)沙面。
將磚頭豎直埋入濕沙子中,使它看起來(lái)好像是一座建筑物一樣。
輕輕地拿橡膠錘重復(fù)敲打盆的一邊,注意看盆里的沙子和磚頭發(fā)生了什么變化。
注意觀察:是不是所有的沙子都粘在一起?那塊磚頭倒下來(lái)了嗎?
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活動(dòng)延伸
將沙子和水的混合物放置一會(huì)兒,沙粒會(huì)沉淀下來(lái)。雖然沙子里面是有水的,但是它們的混合物仍舊表現(xiàn)成固體狀態(tài)。當(dāng)你用錘子敲打容器時(shí),實(shí)質(zhì)上就是在推動(dòng)這些沙粒,使它們緊密起來(lái)。沙粒們?yōu)榱吮舜俗兊镁o密,它們會(huì)把水從它們中間擠出去。這就是你擠壓手中吸足水分的沙子后所發(fā)生的情況——和你走在沙灘上,用腳踩那些濕沙子后所發(fā)生的現(xiàn)象是一個(gè)道理。
但是,這并不同于地震發(fā)生的情況。當(dāng)發(fā)生地震的時(shí)候,地震波快速地?cái)D壓地殼,而水根本沒(méi)有時(shí)間從沙粒中流動(dòng)出來(lái)。所以,這些沙粒要變得緊密,它們就得去推擠水,使得水壓上漲。這種上漲的壓力,導(dǎo)致沙粒之間的聚集力減弱。如果水壓足夠高的話,它們可以將沙粒間的聚集力減弱到零,這就意味著沙子將浮起來(lái),彼此遠(yuǎn)離。在短暫的時(shí)間內(nèi),沙子顆粒就懸浮在水中,這就是液化作用。土壤強(qiáng)度減弱的原因也是沙粒之間不緊密。
美國(guó)舊金山灣區(qū)的許多建筑物都建在垃圾填埋場(chǎng)、沙堆、泥地這些可液化的土地上。液化現(xiàn)象在1985年的墨西哥城地震、1989年的美國(guó)洛馬-普雷塔地震和1995年的日本神戶地震中都造成了重大破壞。