Kvikksand

Må ikke forveksles med kvikkleire.

Konsekvenser av likvidisering etter jordskjelvet i Niigata i 1964

Kvikksand er homogen vannmettet løst lagret sand. Dersom sanden utsettes for rystelser, kan den flyte ut og bli til en seig væskemasse.

Et av stedene som er kjent for kvikksand er Morecambe Bay i England.

Kornstrukturen i sand

Kvikksand er en homogen og ofte finkornet sand hvor kornene er løst pakket, med god plass mellom sandkornene. Hvis sanden blir forstyrret (som når noen går på den), kan kornene falle sammen i en tettere pakning, og overskytende vann utskilles. Ved denne pakkingen blir de største og tyngste partiklene konsentrert i bunnen av sandlaget. Dette er grunnen til at kvikksand «suger» ned større objekter. Kvikksand dannes i mettet løs sand når sanden omrøres eller utsettes for belastninger. Når vannet i sanden ikke kan unnslippe, skaper det en flytende sand som mister styrke og ikke kan holde oppe vekten.

Vekt og oppdrift

Den mettede sanden kan virke solid til en plutselig forandring i trykket medfører at sanden går i oppløsning. Dette får sanden til å danne en oppløsning og miste styrken. Kvikksanden kan få en svampete, væskelignende tekstur.

Objekter i kvikksanden synker til nivået der vekten av gjenstanden er lik vekten av den fordrevne sanden og vannblandingen, og den nedsenkete gjenstanden flyter i kvikksanden på grunn av sin oppdrift.

Poretrykkets betydning

Hendelser skjer når den effektive spenningen (nominell spenning minus poretrykk) i jorda er redusert til nær null. Dette kan oppstå enten ved statisk belastning eller ved gjentatte endringer i spenningstilstanden - som fra roterende maskiner, bølgelaster eller jordskjelv.

Løs sand har en tendens til å bli komprimert ved belastninger. Det øker poretrykket (vanntrykket). Det skjer når belastningen overføres fra jordskjelettet, til porevannet. Når poretrykket øker, kan det medføre et progressivt tap av jordens styrke siden effektivspenningen reduseres.

Likvidisering ved jordskjelvlaster

Likvidisering (engelsk liquifaction) er et spesielt tilfelle av kvikksand.

Jordskjelvslaster kan umiddelbart øke poretrykket ved høyt grunnvannsspeil. Den mettede flytende jorden mister styrken, noe som gjør at bygninger eller andre gjenstander på overflaten synker ned.

Artesisk brønn

Kvikksand kan dannes i stående vann eller i oppoverstrømmende vann (fra en artesisk brønn). Ved oppoverstrømmende vann, er strømningslastene større enn tyngdelastene, og partiklene blir presset oppover.

Fundamenter utsatt for bølgelaster

Flere tilfeller er kjent der vertikale moloer har sviktet.. Poretrykket kan også ha en betydelig effekt på den geotekniske stabiliteten til plattformer og offshore vindmøller.

Vannmettet sand får en økning i poretrykket ved syklisk skjærbelastning under udrenerte forhold. De viktigste parametrene som påvirker økningen i poretrykket er den relative tettheten og permeabiliteten til sanden. Tettpakket sand viser mindre sammentrekning under syklisk belastning i udrenerte forhold enn løst pakket sand, noe som resulterer i mindre oppbygging av poretrykk. Poretrykket vil fordele seg bedre utover i delvis drenerte forhold. Spredningen avhenger av permeabiliteten til sanden og påvirkes av fordelingen av partikkelstørrelsen. Sand blir tettere pakket når poretrykket minker, og viser følgelig mindre poretrykksoppbygging ved ytterligere syklisk belastning, siden mindre sammentrykking forekommer i tettere pakket sand.

Reduksjonen av poretrykket og den resulterende fortettingen av sandkornene kan ses på som en økning i motstand mot ytterligere poretrykkoppbygging. Sand danner også en sterkere pakningsstruktur under delvis drenert syklisk belastning. Denne forsterkende effekten av sand er et tillegg til den nevnte styrkeeffekten på grunn av tetthet.