Presidentti Donald Trump ryhtyi viime kuussa hyväkseen kampanjalupauksessaan muuttaa Yhdysvaltojen nykyinen raja-aita "isoksi, kauniiksi" muuriksi. Valkoinen talo antoi 25. tammikuuta toimeksiannon, jossa se ilmoitti luoneen "turvallisen, vierekkäisen ja läpäisemättömän fyysisen esteen ... laittoman maahanmuuton, huume- ja ihmiskaupan sekä terroritekojen estämiseksi." Nyt Yhdysvaltain tulli- ja rajavartiolaitos - toimisto, jonka tehtävänä on valvoa rajasääntöjä - pyrkii tekemään tästä määräyksestä konkreettisen todellisuuden.
Nykypäivän aita koostuu noin 650 mailin etäisyydestä toisistaan olevista segmenteistä, jotka on tehty teräspylväiden ja kiskojen, metallilevyjen, ketjulinkin, betoniajoneuvojen esteiden ja metalliverkon yhdistelmästä. Aidan korvaaminen sillä, joka on kuvattu 20-50 jalkaa olevaksi betonirakenteeksi, joka kulkee 1000 noin 2 000 mailin päässä Yhdysvaltojen Meksikon rajalta, ei ole helppo tehtävä. Sen lisäksi, että käsitellään ehdotettua Meksikon oikeusjuttua ja navigoidaan suuren osan Texasin maista yksityisomistuksessa, on myös muutama huolenaihe, jota muutamat ovat käsitelleet yksityiskohtaisesti: geologia.
Verrattuna marmoripalatsin tai korkean jyrkän kirkon rakentamiseen, seinän pystyttäminen voi vaikuttaa suhteellisen yksinkertaiselta. Ei ole. (Kysy vain kiinalaiselta, jonka muurin rakentaminen kesti 2000 vuotta, ja ei onnistunut pitämään hyökkääjiä.) Vaikka suurin osa seinämalleista on melko yksinkertaisia, rakentajien on mukauduttava monenlaisiin maastoihin, selittää ICF: n vanhempi hydrogeologi Gary Clendenin. Pelkästään Yhdysvaltojen eteläinen raja sisältää autiomaa, kosteikkoja, niityt, joet, vuoret ja metsät - ne kaikki aiheuttavat rakentajille huomattavasti erilaisia ongelmia.
"Tämän asian pituus asettaa haasteita, joita vain ei tyypillisesti käytetä rakennushankkeessa", Clendenin sanoo.
Voidaanko nämä esteet voittaa? Smithsonian.com kysyi kahdelta tutkijalta, geofysiikolta ja hydrogeologilta, mitkä geologiset tekijät seinien rakentajien tulisi ottaa ensin huomioon, jos ne aikovat toteuttaa tämän kunnianhimoisen hankkeen.
Noin 650 mailia erillisiä aitaosia seisoo lähes 2000 mailin rajalla Yhdysvaltojen ja Meksikon välillä. Monet segmentit, kuten yllä kuvattu, sallivat silti jonkin verran viestintää rajan yli. (Brian Auer / Alamy Arkistovalokuva) Tilanteen kartoittaminen
Pisan torni ei ollut koskaan tarkoitettu nojaamaan. Vuosien 1173 ja 1370 välisenä aikana rakennettu off-kilter-rakenne oli sijoitettu noin 30 jalkaa hienoja jokisedimenttejä huipulle, joka oli kerros antiikin merisaven alla. Mutta kun rakentajat kokosivat tonnia marmoria, jokisedimentit eivät tiivistyneet tasaisesti. Joten vuoteen 1178 mennessä, kun he olivat valmistuneet kolmannen kerroksen työstä, torni oli jo saavuttanut ominaisen kallistuksen.
Italian hallitus on sittemmin käyttänyt miljoonia dollareita varmistaakseen, että rakastettu maamerkki ei kaatu. Tällaiset rakenteelliset epäonnistumiset muistuttavat siitä, että vaikka esivanhempiemme onnistuivat pystyttämään onnistuneesti monia vaikuttavia piirteitä, "he eivät välttämättä pysy pystyssä", kenttägeofysiikan Mika McKinnonin mukaan. Tämän hetkisten ongelmien kiertämiseksi nykyajan rakentajat ovat lisänneet ratkaisevan askeleen rakennusprosessiin: maanmittaus. Vaikka tämä vaihe on aikaavievä, se on kriittinen sen varmistamiseksi, että tuloksena oleva rakenne voi pysyä Terra Firmassa tulevina vuosina.
Ennen kuin yksi tiili on asetettu, tutkijaryhmät kokoontuvat tapahtumapaikalle tutkimaan yksityiskohtien litaniaa kallioperän syvyydestä maaperän kemiaan. Rajaseinässä heidän tulisi kulkea ehdotetun reitin koko pituudella työskentelemällä segmenteillä alueen arvioimiseksi, tiedon keräämiseksi ja suunnitelmien laatimiseksi. (Tämä välttämättömyys tekee seinien, etenkin tuhansien mailien pituisten, pystyttämisestä haastavamman kuin esimerkiksi 95-kerroksisen pilvenpiirtäjän rakentaminen.)
"Suoraan sanottuna, siihen veisi vuosia", sanoo Clendenin, joka on erikoistunut lineaarisiin hankkeisiin, kuten rautateille ja teille. McKinnon on samaa mieltä. Yksi projekti, jonka parissa hän työskenteli, kolmen mailin putkilinja, on nyt viidennen vuoden kenttätutkimuksissa.
Silti Trumpin määräys näyttää antavan vain kuusi kuukautta kaikille tutkimus- ja suunnittelutoimille. Pitkässä vaadittavien vaiheiden luettelossa hänen toimeksiannossaan todetaan:
"Laaditaan kattava tutkimus eteläisen rajan turvallisuudesta, joka saadaan päätökseen 180 päivän kuluessa tästä määräyksestä, joka sisältää eteläisen rajan turvallisuuden nykytilan, kaikki eteläisen rajan geofysikaaliset ja topografiset näkökohdat, liittovaltion ja valtion saatavuuden resurssit, jotka ovat tarpeen eteläisen rajan täydellisen operatiivisen valvonnan saavuttamiseksi, ja strategia eteläisen rajan täydellisen operatiivisen valvonnan saamiseksi ja ylläpitämiseksi. "
Kun Smithsonian.com otti sinuun yhteyttä, Tulli- ja rajavartiostovirasto kieltäytyi kommentoimasta seinän nykyistä aikataulua sanomalla sähköpostiviestissä, että "olisi spekulatiivista vastata kysymyksiin, joita sinä kysyt tällä hetkellä." tutkijoille, joihin Smithsonian.com puhui, se ei nouse nopeaan aikaan.
...
Pääsy Bedrockiin
Petran esihistoriallinen kaupunki on erinomainen esimerkki muinaisesta geologisesta ennakoinnista. Noin 4. vuosisadalla eKr. Petran asukkaat vetivät perustan tälle kerran vilkkaalle kauppakaupungille suoraan karuihin vaaleanpunaisiin ja ruskeisiin hiekkakivikaljuihin Punaisen ja Kuolleenmeren välissä. Vaikka tuulet ja sateet uhkasivat hajottaa rakenteen ylhäältä alas, sen tukeva juurtuminen kallioperässä - kiinteä kivi, joka on maan irtonaisten kerrosten alla - on pitänyt tämän rakenteen pysyvän korkeana tuhansia vuosia.
Tällainen kallioperän maadoitus on keskeinen piirre megarakenteen rakentamisessa, McKinnon sanoo. Jotain niin laajalle kuin 1000 mailin seinä, joka seisoo 20 jalkaa ylöspäin, rakennusyritysten on ankkuroitava koko pinta alla oleva asia taustalla olevaan kallioon, jos he haluavat sen pysyvän pystyssä.
Ongelmana on, että kallioperälle pääseminen voi olla unohtavaa. Rajan suurten karhojen päällä kallioperän päällä on mojova kerros löysää sedimenttiä - likaa, maaperää, hiekkaa. Joillakin alueilla kallioperä on satoja, ellei jopa tuhansia jalkoja alas. "Joissain paikoissa kallioperä on liian syvä - et koskaan pääse kalliosaan kohtuuhintaan", McKinnon sanoo.
"Se on okei, jos haluat [rakentaa] pienen talon, koska sinulla vain on sen kelluvan sen perustalla", hän lisää.
Mutta jos rakennat megarakennetta, ”sinulla on ongelma”, hän sanoo.
Kalifornian Algodones-hiekkadyynien läpi kulkeva raja-aita on erityinen rakenne, joka mukautuu jatkuvasti muuttuvaan dyyniympäristöön. Kapeat, 15 jalkaa korkeat pylväät "kelluvat" hiekan yläpuolelle ja niitä voidaan siirtää pystysuunnassa dyynien siirtyessä. (Yhdysvaltain rajavartiolaitos, kotimaan turvallisuusministeriö) Se ei tarkoita, että rakentaminen hiekalle on mahdotonta. Mutta geofyysikot pystyvätkseen tällaisten rakenteiden turvalliseksi pystyttämiseksi toteuttamaan nykyään laajoja seismisiä tutkimuksia kuvatakseen, mikä on alla. Näiden kuvien luomiseen he asentavat piikkimaisten geofonirivien, jotka ovat 3D-mikrofoneja, jotka havaitsevat maan pienen värähtelyn muuttaen ne sähköisiksi signaaleiksi. Sitten ne aiheuttavat suuren melun, usein laukaistamalla räjähdyksen tai käyttämällä raskasta painoa maan pudottamiseen. Geofonit tallentavat värähtelyjen sironnan ja heijastumisen kuvan maanalaisiin rakenteisiin ja hoitavat ongelmat, jotka saattavat olla maan alla.
McKinnon kokenut yhden näistä ongelmista omakohtaisesti rakentaessaan vesivoimaa, joka oli tarkoitettu rakennettavaksi mailin mittaisen laakson poikki. Ryhmä teki kaikki asianmukaiset tutkimukset alueelta ja huomasi, että joenrannan alla oli toinen likaan haudattu kanava. "Jos emme olisi löytäneet sitä ja yrittäneet rakentaa patoamme poikki, vesi olisi vain tuhonnut sen vanhan kanavan alapuolelle ja meillä olisi ollut joki padon alla", hän sanoo.
Sellaisten sedimenttiongelmien ratkaisemiseksi on kaksi vaihtoehtoa: tiivistä sedimentti ja lisää syvempi perusta. Noin 20 jalkaa korkeassa seinässä perustan tulisi ulottua kuudesta kahdeksaan jalkaa pinnan alapuolelle, Clendenin sanoo. Kaikki nämä vaiheet ovat kalliita ja aikaa vieviä. Mutta nauraa mihin tahansa heistä ja "saat Pisan kalteva torni-tilanteen", sanoo McKinnon.
Tietenkin, monilla nykyaikaisilla alueilla ei ole taloudellisia resursseja tällaisten tutkimusten tekemiseen ja syvien säätiöiden rakentamiseen. Campanian kaupungit, Italia, on rakennettu liukuvien alttiiden sedimenttien päälle - tilannetta pahentaa kasvillisuuden paikallinen raivaus ja sääntelemätön rakentaminen, jolla tavallisesti puuttuu riittävä perusta. Nämä tekijät jättävät heidät alttiiksi alueensa geologian päälle: Vuonna 1998, kun lieju liukastui kaupungin läpi, talot rypistyivät lietteen painoon ja liikkeeseen, jolloin vähintään 95 oli kuollut.
...
Lika draama
"Jotain siellä ei rakasta seinää / Se lähettää sen alle jäätynyttä maata", alkaa Robert Frostin runo "Miting Wall". Frost ei ehkä ole ollut geologinen tutkija, mutta hän sai yhden asian oikein: Seinien rakentamisessa maaperän turpoaminen on suuri päänsärky. Siksi sen jälkeen kun tutkijat ovat lopettaneet arvioinnin siitä, millaista kallio- ja maaperää ne rakentavat, he alkavat tutkia likaa.
Sedimentit, etenkin savipitoisissa materiaaleissa, voivat ottaa vettä, turpoamalla kuin sieni vesikuljassa. Tuloksena olevat turpoamis- ja kutistumiskierrot märällä ja kuivalla ajanjaksolla voivat halkeilla rakenteiden perustaa. Ja tämäntyyppiset maaperät ovat yleisiä monissa osavaltioissa, joissa rajaseinä rakennetaan, myös Texasissa ja New Mexico -osissa. Itse asiassa noin puolet amerikkalaisista koteista rakennetaan maaperään, joka laajenee merkittävästi, ja lähes puolet niistä kokee vuosittain maaperän takia vahinkoja, sanoo American Civil Engineers Society.
Lika voi myös syödä seinän tukijärjestelmän. Maaperä, joka on luonnollisesti hapan tai jolla on korkeat kloriditasot, voi hajottaa nopeasti raudan sisältäviä metalleja, McKinnon sanoo. Nämä maaperät voisivat "syövyttää mitä tahansa, esimerkiksi mukavaa, suurta metalliterästä, jonka laitat sinne perustan vakauttamiseksi", hän sanoo. Muissa maaperissä on suuri määrä sulfaatteja, tavallisessa mineraalikipsissä löydetty yhdiste, joka hajottaa sekä metalleja että betonia. Sulfaattipitoiset maaperät ovat yleisiä ns. Trans-Pecos-maaperässä Texasin lounaisvarren rajan varrella.
Tällaisen pitkän rakenteen ylläpito on haastavaa. Ja vaikka tällainen seinä voidaan pystyttää, sen pysymiseen tarvittava budjetin koko on edelleen epäselvä. (Kevin Foy / Alamy Arkistovalokuva) "Saatat kohdata satoja, ellei jopa tuhansia erityyppisiä maaperää [niin pitkällä] lineaarisella reitillä", Clendenin sanoo. (Itse asiassa pelkästään Texasissa on yli 1 300 maaperän tyyppiä.) Ja monet näistä maaperäistä eivät tule olemaan oikean tyyppisiä rakentamaan päälle. Tässä vaiheessa mahdollisilla seinärakentajilla on kaksi vaihtoehtoa: viettää enemmän aikaa ja rahaa olemassa olevien maaperien kaivamiseen ja korvaamiseen paremmalla lialla - tai välttää kokonaan aluetta.
Yksi asia, jota he eivät aina pysty välttämään, ovat alueet, jotka ovat vaarassa maanjäristyksille ja tulville. Joet kulkevat huomattavaa osaa Yhdysvaltojen ja Meksikon rajasta, mikä voi aiheuttaa todella todellisen tulvavaaran. Joiden viereen rakentaminen voi aiheuttaa myös odottamattomia oikeudellisia kysymyksiä: Vuoden 1970 sopimus edellyttää, että aita on asetettava takaisin Rio Grande -joelle, joka rajaa Texasin ja Meksikon rajan. Tästä syystä nykyinen aita ristiää Texasin maanomistajan omaisuutta ja siinä on aukkoja, jotta maanomistajat voivat kulkea.
Maanjäristykset ovat myös suhteellisen yleisiä Yhdysvaltojen länsipuolella. Rakenteesta riippuen jotkut näistä vapinaista voivat aiheuttaa halkeamia tai murtumia seinässä, sanoo McKinnon. Yksi esimerkki on vuonna 2010 Kalifornian ja Meksikon välisen rajan tuntumassa ollut 7, 2: n suuruinen järistys, Oxfordin yliopiston tutkijatohtorin Austin Elliottin mukaan, jonka tutkimus keskittyy maanjäristysten historiaan. "Jos El Centinelassa [vuori Pohjois-Meksikossa] olisi ollut muuri, se olisi tasoitettu", Elliott kirjoittaa Twitterissä.
...
Vaikka kaikki oikeat tutkimukset olisi suoritettu ja ruudut valittu, onnistumista ei taata. "On vain niin monia asioita, jotka on tehtävä, ennen kuin edes lapioit ensimmäisen lian kauhan", Clendenin sanoo.
Kaikista nykyaikaisista mittausvälineistämme ja huolellisesta suunnittelusta huolimatta maa yllättää edelleen, lisää McKinnon. "Tämä osa, jonka pidit tylsää ja yksinkertaista ja helppoa ennustaa, on oikeastaan täysin monimutkainen", hän sanoo. “Katso kaikki suuret kaivaukset metrojärjestelmältä, kaikki suuret siltojen rakennukset ja kaikki suuret tornikompleksit; heillä kaikilla oli etukäteen intensiivisiä tutkimuksia, laajat suunnitteluvaiheet, ja niitä oli vielä muutettava rakennuksen aikana. ”
Trumpin toimeksiannon ilmoittamisen jälkeen McKinnon otti Twitteriin jättääkseen ennakkoluulottavan muistutuksen Maan aliarvioinnin seurauksista. "Maa ei anna anteeksi huolimatta", hän kirjoitti. Hän lisäsi haastattelussa: "Ohita geologia vaarassasi."
