Bodenverflüssigung

Bodenverflüssigung oder Liquefaktion kann infolge starker Erschütterungen wassergesättigter, meist sandiger Bodenschichten (Quickerde) durch ein Erdbeben stattfinden.

Während des Erdbebens in Niigata 1964 neigten sich Gebäude, die über einem ehemaligen Flusslauf standen, durch Verflüssigung des angeschütteten Bodens

Durch Bodenverflüssigung erhalten ungefüllte Abwasserkanäle Auftrieb und drücken mitsamt ihren Kontrollschächten nach oben, Chūetsu-Erdbeben 2004 in Ojiya

Wenn feuchte Böden locker gelagert sind und Grundwasser oberflächennah ansteht, kann es bei Erdbeben zu Bodenverflüssigung kommen. Küstengebiete mit Schwemmböden erfüllen diese Kriterien häufig. Prädestiniert sind Böden mit einer sehr gleichmäßigen Kornstruktur, insbesondere Sande, wie sie in Mündungsdeltas zu finden sind, sowie Löss- und Lehmböden. Besonders „junge“, erst in den letzten 10.000–15.000 Jahren abgelagerte, wassergesättigte Sedimente können sich durch die Druckwellen eines oberflächennahen Hochfrequenz-Erdbebens verflüssigen.

Locker gelagerte Böden enthalten – ähnlich wie bei Treibsand – einen hohen Porenanteil. Ihre Partikel berühren sich nur an einigen Kontaktpunkten. Wenn die Druckwelle (dynamische Belastung) eines Erdbebens dann den Porendruck im Gefüge von wassergesättigten Böden erhöht, können die Haftreibung zwischen den Sandkörnern und somit die Scherfestigkeit des Bodens so stark abfallen, dass sich der Boden wie eine Flüssigkeit verhält.

Besonders stark verflüssigter Boden kann stellenweise an der Oberfläche austreten, unter anderem in Form von Schlammfontänen. Dadurch baut sich der entstandene Druck ab.

Auf verflüssigtem Boden befindliche Gebäude können ungleichmäßig absacken. Unterirdische Strukturen wie Abwasserkanäle, die Hohlräume enthalten, können nach oben gedrückt werden.

Erdbeben, die mit großflächiger Bodenverflüssigung einhergingen, sind neben den Christchurch-Erdbeben (Februar 2011 und Juni 2011) beispielsweise das Erdbeben in Haiti 2010, das Loma-Prieta-Erdbeben in San Francisco von 1989 oder das verheerende Tangshan-Erdbeben im Jahre 1976 in China. Nachgewiesen wurde die Bodenverflüssigung auch für mehr als 1200 km² im Schwemmland der Po-Ebene in Norditalien nach den zwei Hauptbeben am 20. Mai 2012 (M_w ~ 6.1) und am 29. Mai 2012 (M_w ~ 6.0) sowie beim Sulawesi-Erdbeben 2018.

Weblinks

Commons: Bodenverflüssigung – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Helmholtz-Wissensplattform Erde und Umwelt ESKP
• wissen.de: Bodenverflüssigung (Memento vom 8. März 2009 im Internet Archive)
• Video of liquefaction during Niigata Earthquake 1964 Bodenverflüssigung beim Erdbeben in Niigata 1964 (YouTube-Video, musikunterlegt, 2010)
• Soil Liquefaction Web Site (englisch)
• Narrative of strong ground shaking and liquefaction on Harbor Island (south of downtown Seattle) during the Nisqually earthquake (Memento vom 13. Februar 2008 im Internet Archive) (englisch)