Хотеть защитить здания от землетрясений? Превратите окружающую землю в швейцарский сыр.
Ученые впервые показали, что сетка отверстий в земле может действовать как своего рода сейсмическая стена, развитие, которое могло привести к технологиям, защищающим здания от опасной дрожи землетрясений.«Это – очень интересный материал», говорит Ульф Леонхардт, теоретический физик в университете Св. Эндрюса в Соединенном Королевстве, не связанного с исследованием. «Это – шаг к управлению сейсмическими волнами и сделанный в гении путь».
Больше десятилетия ученые управляли электромагнитными волнами с метаматериалами — собрания проводников и изоляторов, скопированных подробно, измеряют короче, чем сами волны. Метаматериалы могут изменить скорость и направление волн причудливыми способами, и исследователи использовали их для направления света вокруг объектов в первом поколении плащей-невидимок.
Успехи тех экспериментов поднимают другой вопрос: исследователи могут также управлять неэлектромагнитными сейсмическими волнами, приведенными в движение землетрясением? Компьютерные модели воображая больший метаматериал, казалось, предположили, что они могли.
Но новая работа, бригадой инженеров от французской измельченной компании по улучшению Менард и физиков из Экс-ан-Прованса Марсель Universite во Франции, является первой для проверения сейсмического плаща волны.Ученые создали свой гигантский метаматериал в августе 2012 путем тренировки отверстий в мощном пласте ила и глины около города Гренобля во французских Альпах. Цилиндрические отверстия, протянутые ниже на приблизительно 5 метров в землю, но, были также тощими, только 32 сантиметра шириной. Они были устроены в прямоугольной сетке трех рядов 10 отверстий каждый.
Отверстия изменили плотность и жесткость земли и, таким образом, скорость и направление колебаний, слегка колеблющихся через землю, формируя сейсмический метаматериал. Ученые тогда встряхнули землю на одной стороне сетки с помощью вибрационной уплотняющей почву машины, что они поместили метрополитен.
Та машина создала 50 сейсмических поверхностных волн в секунду с длиной волны 1,56 метров — о том же как расстояние между отверстиями, хотя короче, чем типичные длины волны от землетрясений.Датчики, помещенные всюду по месту, показали, что волны не могли закончить сетку отверстий, подпрыгивающих прочь его вместо этого, исследователи сообщают в газете, отправленной по почте на arXiv, онлайн предварительно распечатывают сервер. Волны, едва-едва полученные вторым рядом отверстий и, не могли даже коснуться третьего ряда, оторвавшись от земли с другой стороны невстряхиваемый.
Крупный масштаб эксперимента действительно выделяется, говорит Стивен Каммер, инженер в Университете Дюка в Дареме, Северная Каролина. «О чем сообщает эта группа, я думаю, что это – довольно важный шаг».Однако работа еще не является важнейшей трансгрессией, которая отдаст безопасные землетрясения, говорит Николас Фан, инженер-механик в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.
Фан говорит, что новый эксперимент «увлекателен», но отмечает, что не обращается к сложностям взаимодействий между землетрясениями и зданиями. Например, на месте эксперимента волны должны были провести только прекрасную среднюю глину, тогда как сейсмические волны реального землетрясения пробегут широкий спектр камня, влияя на их силу и направление. «Я думаю, что существует большой потенциал, но у нас еще нет полного ответа для [здания защиты]».