Thread by @moodanmani20

Reservoir induced earthquake: அணைகள் கட்டுவதால் தூண்டப்படும் நிலநடுக்கம்
நிலநடுக்கம் ஏற்படாத/ 100 வருடங்களுக்கு ஒரு முறை ரிக்டர் அளவில் 3 & அதற்கு குறைவான அளவு நிலநடுக்கம் ஏற்படும் இடங்களில் (stable area) அணைகள் கட்டுவதால் எவ்வாறு நிலநடுக்கம் எற்படுகிறது பற்றிய பதிவு

Induced earthquake பூமியின் tectonic stress எந்த பங்கும் வகிப்பதில்லை. மனிதனின் செயல்பாட்டால் (Dam) நிலநடுக்கம் ஏற்படுகிறது. அணைகள் கட்டுவதால் நிலநடுக்கம் ஏற்படுவதை பற்றி இணையத்தில் மாடல்/ கார்டூன்/ அனிமேஷன்ஸ் உள்ளது. அவற்றில் உள்ள தவறுகளை அறிவியல் விதிகள் கொண்டு ஆராய்வோம்.

சுற்றுப்புறச்சூழல் ஆர்வலர்கள், அறைகுறை சிவில், Geotechnical engineers யின் favorite model, அணையின் எடை பூமியை அழுத்தி, அதனால் பூமியின் அடியில் உள்ள பாறைகள் நகர்ந்து நிலநடுக்கம் ஏற்படுகிறது. இந்த concept எப்படி அறிவியல் விதிகளுக்கு முரணாக உள்ளது என்பதை பார்போம்.

சுமார் 30deg சாய்வான fault plane யின் மீது நிலையாக உள்ள பாறையின் மேற்பகுதியில் அணை கட்டுகிறோம். அணையின் எடையால் பாறை நகர்ந்தால் நிலநடுக்கம் ஏற்படும். பாறை நகர உராய்வு (friction) முக்கியம். உராய்வு குறைவாக இருந்தால் தான் பாறையால் நகரமுடியும்.

Amonton’s முதல் விதி “Friction force is proportional to the normal load”.
அணையின் எடையால் பாறையின் மீது normal load கூடுகிறது, Amonton’s விதிப்படி load அதிகமாகும் போது உராய்வும் அதிகமாகும். உராய்வு அதிகமானால் பாறையால் நகர முடியாது எனவே நிலநடுக்கம் ஏற்படாது. இந்த மாடல் தவறு.

அணைகள் கட்டுவதால் ஏற்படும் நிலநடுக்கத்தை புரிந்து கொள்ள,stress பற்றி தெரிந்துகொள்ள வேண்டும். பாறை நிலையாக(stable) fault plane யில் உள்ளது. அதன் மீது இரண்டு விதமான stress உள்ளது. Normal stress (sigma) acting perpendicular and shear stress (tau) acting parallel to the fault surface

Normal stress பாறையின் எடையால் ஏற்படுகிறது. பாறையை தள்ளும் போது shear stress ஏற்படுகிறது. அதாவது கார் ரிப்பேராகி நிற்கிறது & அதன் எடை normal stress, பின்னால் இருந்து காரை தள்ள கொடுக்கப்படும் force, shear stress.

நில நடுக்கம் ஏற்படுத்த, Fault plane யின் மீது நிலையாக உள்ள பாறையின் shear stress யை அதிகரித்து அல்லது fault plane யின் சாய்வை அதிகரித்து பாறையை நகர்த்தலாம். அதற்கு பூமிக்கு அடியில் போகவேண்டும் & அது சாத்தியம் இல்லை.

பாறையை நகர்த்த நம்மிடம் உள்ள ஒரே வழி Normal stress யின் குறைக்க வேண்டும்.
பாறையில் உள்ள சிறு துளைகளில் உள்ள நீர் இருக்கும் (நிலத்தடி நீர்) பாறைக்குள் அழுத்தத்தை (Pore pressure) உருவாக்கும். நாம் இந்த பாறையின் மீது அணைக் கட்டி நீரை தேக்குவதால் pore pressure அதிகரிக்கும்.

Normal stress & pore pressure யை Terzaghi equation மூலம் தொடர்பு படுத்தலாம். இயற்பியலுக்கு நியூட்டன் மாதிரி Terzaghi, soil mechanics க்கு தலை
Terzaghi's Principle: when stress is applied to a porous material, it is opposed by the fluid pressure filling the pores in the material

பாறையில் உள்ள நீரினால ஏற்படும் Pore pressure, பாறையின் Normal stress யை எதிர்த்து செயல்படும்.
Effective stress=Normal stress– Pore pressure
Pore pressure யை Normal stress யில் இருந்து கழித்து விட்டால் Normal stress குறையும். Friction குறையும். பாறை நகரும். நிலநடுக்கம் ஏற்படும்

Coulomb Failure Criterion and Mohr envelope மூலம் failure process யை இன்னும் detail லாக விவரிக்கலாம். அணைகள் கட்டுவதால் தூண்டப்படும் நிலநடுக்கம் ஒரளவுக்கு சரியான மாடல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Frictional laws and Terzaghi's Principle மூலம்
Subsidence நிலம் உள்வாங்குதல்
Waste water injection மூலம் ஏற்படும் நிலநடுக்கங்களை விளக்கலாம்.

அணைகள் கட்டுவதால் ஏற்படும் நிலநடுக்கத்திற்கு உதாரணம், 1964யில் மகாராஷ்ட்ராவில் கொய்னா ஆற்றில் கட்டப்பட்ட கொய்னா அணை. கொய்னா அணையால் 1967 யில் ஏற்பட்ட நிலநடுக்கத்தில் (Richter scale 6.6) சுமார் 200 பேர் இறந்தார்கள் & கொய்னா கிராமம் முற்றிலும் அழிந்தது.

கொய்னா அணையில் கிழ் உள்ள fault silp ஆனதால் நிலநடுக்கம் ஏற்பட்டது. Fault slip க்கு தேவைப்பட்ட கூடுதல் pore pressure 75 psi.
கார் டயரில் உள்ள காற்றின் அழுத்தம் 30-35 psi.
அணைகள் கட்டுவதால் நிலநடுக்கம் ஏற்படுகிறது என அணைகள் கட்ட என சொல்வதும் சரியல்ல.

அணை கட்டுவதற்கு முன் அந்த பகுதியின் stress, fault யின் சாய்வு கோணம், பாறையின் உறுதித்தன்மை (Rock strength) பற்றி தெரிந்திருக்க வேண்டும்.

அணை கட்டுவதற்கு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதியில் stress, fault யின் சாய்வு கோணம், pore pressure அணை கட்டுவதற்கு சாதகமாக இல்லை ஆனால் பாறையின் உறுதி தன்மை (Rock strength) & material property நன்றாக இருந்தால் அணை கட்டலாம். அதற்கான காரணங்களை பார்ப்போம்.

பாறை வலிமையாக இருந்து, Fault plane யில் சொறசொறப்பாக (asperities) இருந்தால் பாறையால் நகர முடியாது & Fault slip ஆகாது, நிலநடுக்கம் ஏற்படாது.

Fault மெதுவாக slip (Ductile deformation/ creep) ஆகும் போது நிலநடுக்கம் ஏற்படாது. Hydraulic door closer பொருத்தப்பட்ட கதவு மெதுவாக மூடும் அது தான் Creep.
அணைகளை, பாறையின் உறுதித் தன்மை, Asperities & Creep போன்ற material properties நிலநடுக்கம் ஏற்படாமல் காப்பாற்றுகிறது.

கொய்னா அணையில் கிழ் உள்ள fault silp ஆனதால் நிலநடுக்கம் ஏற்பட்டது. Fault slip க்கு தேவைப்பட்ட கூடுதல் pore pressure 75 psi.
கார் டயரில் உள்ள காற்றின் அழுத்தம் 30-35 psi.
அணைகள் கட்டுவதால் நிலநடுக்கம் ஏற்படுகிறது என அணைகள் கட்டக்கூடாது ன்னு சொல்வதும் சரியல்ல.