Prejšnji mesec je predsednik Donald Trump sprejel ukrepe, s katerimi je lahko uresničil kampanjsko obljubo, da bo obstoječo mejno ograjo ZDA spremenil v "velik, lep" zid. 25. januarja je Bela hiša izdala izvršni ukaz, v katerem je napovedala vzpostavitev "varne, sočasne in neprehodne fizične ovire ... za preprečevanje nezakonitega priseljevanja, trgovine z ljudmi in trgovine z ljudmi ter terorističnih dejanj." Zdaj ameriška carinska in mejna zaščita - urad, ki je zadolžen za izvrševanje mejnih predpisov, se trudi, da bi to naročilo postalo konkretna resničnost.
Današnja ograja je sestavljena iz približno 650 kilometrov različnih segmentov, sestavljenih iz kombinacije jeklenih stebrov in tirnic, kovinskih plošč, verižnih vezi, betonskih ovir za vozila in žične mreže. Zamenjati to ograjo s tistim, kar je bilo opisano kot 20- do 50-metrska betonska konstrukcija, ki bo prečkala 1.000 od približno 2000 milj ameriške meje z Mehiko, ne bo enostavno podvig. Poleg obravnave predlagane mehiške tožbe in navigacije po zasebnem lastništvu večine teksaških dežel je še nekaj, ki jih je le malo podrobno obravnavalo: geologija.
V primerjavi z gradnjo marmornate palače ali cerkve na visoki strmi steni se lahko stena zdi relativno enostavna. Ne gre. (Samo vprašajte Kitajce, čigar veliki zid je zgradil 2000 let in ni uspel preprečiti napadalcev.) Čeprav je večina zidnih zasnov precej preprostih, se morajo gradbeniki prilagoditi širokemu razponu terencev, razlaga Gary Clendenin, višji hidrogeolog na ICF. Južna ameriška meja vsebuje puščavo, močvirje, travinja, reke, gore in gozdove - vse to povzroča graditeljem zelo različne težave.
"Dolžina te stvari predstavlja izzive, ki se jih običajno ne izvaja v gradbenem projektu, " pravi Clendenin.
Ali je mogoče te ovire premagati? Smithsonian.com je dva znanstvenika, geofizika in hidrogeologa, vprašal, katere geološke dejavnike bi morali graditelji zidov najprej upoštevati, če želijo izvesti ta ambiciozen projekt.
Približno 650 milj različnih segmentov ograje stoji vzdolž skoraj 2000 kilometrov meje med ZDA in Mehiko. Številni segmenti, kot je prikazan zgoraj, še vedno omogočajo nekaj komunikacije čez mejo. (Brian Auer / Alamy Stock Photo) Raziskovanje razmer
Pizski stolp ni bil nikoli namenjen nagnjenju. Zgrajena med letoma 1173 in 1370, je bila zgradba off kilter postavljena na približno 30 čevljev lepih rečnih sedimentov, ki jih je sloj sloja starodavne morske gline. Ko pa so gradbeniki zbirali tone marmorja, se rečne usedline niso strnile enakomerno. Torej do leta 1178, ko so končali delo na tretji zgodbi, je stolp že dobil svoj značilen nagib.
Italijanska vlada je od takrat porabila milijone dolarjev, da bi se prepričala, da se ta ljubljena znamenitost ne bo prevrnila. Takšni strukturni neuspehi služijo kot opomnik, da čeprav so naši predniki uspeli uspešno postaviti številne impresivne podvige, "ne potrebujejo nujno pokonci", po besedah terenskega geofizika Mika McKinnona. Da bi danes zaobšli takšne težave, so sodobni gradbeniki dodali ključni korak gradbenega procesa: raziskovanje. Čeprav je to dolgotrajno, je ta korak ključnega pomena za zagotovitev, da lahko dobljena konstrukcija še naprej stoji na tera firmi dolga leta.
Preden se položi ena sama opeka, se na prizorišču zberejo skupine znanstvenikov, ki raziščejo številne detajle, od globine korita do kemije tal. V primeru obmejnega zidu bi morali prečkati celotno dolžino predlagane poti, delati v segmentih za oceno regije, zbiranje podatkov in razvoj načrtov. (Zaradi te potrebe je postopek postavitve sten, zlasti tistih, ki se raztezajo na tisoč kilometrov, zahtevnejši od gradnje, recimo, 95-nadstropnega nebotičnika.)
"Iskreno, to bi trajalo leta, " pravi Clendenin, ki se specializira za linearne projekte, kot so železnice in ceste. McKinnon se strinja. En projekt, na katerem je delala, tri kilometre odseka plinovoda, je zdaj že pet let terenskih raziskovanj.
Kljub temu se zdi, da Trumpova odredba dovoljuje le šest mesecev za vsa prizadevanja za raziskovanje in načrtovanje. V svojem dolgem seznamu potrebnih korakov njegov izvršni nalog navaja:
„Izdelajte celovito študijo varnosti južne meje, ki jo je treba dokončati v 180 dneh po tem ukazu, ki vključuje trenutno stanje varnosti južne meje, vse geofizične in topografske vidike južne meje, razpoložljivost zvezne in državne zvezne meje. vire, potrebne za popoln operativni nadzor južne meje, in strategijo za pridobitev in vzdrževanje popolnega operativnega nadzora južne meje. "
Ob stiku s Smithsonian.com agencija za carino in mejo ni želela komentirati trenutne časovne premice stene in je v e-poštnem sporočilu zapisala, da "bi bilo reševati vprašanja, ki jih trenutno postavljate." znanstvenikom, s katerimi je govoril Smithsonian.com, kmalu ne bo več.
…
Kako do Bedrocka
Prazgodovinsko mesto Petra je odličen primer starodavne geološke predvidevanja. Okoli 4. stoletja pred našim štetjem so prebivalci Petre izklesali osnovo za to nekdaj burno trgovsko mesto neposredno v rožnato rožnato-rumen peščenjak med Rdečim in Mrtvim morjem. Čeprav so vetrovi in dež grozili, da bodo porušili strukturo navzdol, je njeno trdno zakoreninjenje v steni - trdna skala, ki leži pod zemeljskimi ohlapnimi plastmi - to strukturo ohranjala visoko že tisoče let.
McKinnon pravi, da je takšna ozemljitev v osnovni steni ključna značilnost pri gradnji megastrukture. Za nekaj tako obsežnega, kot je 1.000 milj zid, ki stoji 20 metrov visoko, bodo morali gradbeniki celotno stvar pod površino zasidrati v spodnjo skalo, če bodo želeli ostati pokonci.
Težava je v tem, da je priti v poštev dozo. Na velikih poteh meje je zajetna plast ohlapnih sedimentov - umazanija, prsti, pesek - ki ležijo na pragu. V nekaterih regijah je spodnja stena na stotine, če ne na tisoče metrov. "Na nekaterih mestih bo stena pregloboka - nikoli ne boste mogli doseči dostopa do spodnje stene, " pravi McKinnon.
"V redu je, če želiš [zgraditi] drobno hišo, ker le-ta lebdi na njenem temelju, " doda.
Če pa gradite megastrukturo, "imate težave, " pravi.
Mejna ograja, ki poteka skozi peščene sipine Algodones v Kaliforniji, je posebne konstrukcije, ki ustreza stalno spreminjajočemu se okolju sipin. Ozke, visoke 15 metrov visoke "lebdijo" nad peskom in se lahko premikajo navpično, ko se sipine premikajo. (Mejna patrulja Združenih držav Amerike, Ministrstvo za domovinsko varnost) To ne pomeni, da je gradnja na pesku nemogoča. Toda za varno postavitev takšnih struktur danes geofiziki izvajajo obsežne potresne raziskave, da bi ugotovili, kaj se skriva spodaj. Za ustvarjanje teh slik namestijo vrstice v obliki spike-geophonov, ki so 3D-mikrofoni, ki zaznajo minutne vibracije tal in jih pretvorijo v električni signal. Potem ustvarijo velik hrup, pogosto tako, da sprožijo eksplozijo ali uporabijo veliko težo, da bi podrli tla. Geofoni beležijo raztresenje in odsev vibracij, da bi podobo podzemnih struktur, in dražili težave, ki bi lahko ležale pod površjem.
Med temi težavami je McKinnon iz prve roke nastopil med gradnjo hidroelektrarne, ki naj bi bila zgrajena čez dolino, ki se razteza približno kilometer. Skupina je opravila vse ustrezne raziskave v regiji in odkrila, da pod njihovo strugo leži drugi kanal, zakopan v umazanijo. "Če ga ne bi našli in bi poskušali zgraditi naš jez na drugi strani, bi voda pravkar zmotila tisti stari kanal pod seboj, mi pa bi imeli reko pod svojim jezom, " pravi.
Obstajata dve možnosti za premagovanje takšnih težav z usedlinami: zgostite usedlino in dodajte globlje temelje. Za steno, visoko približno 20 čevljev, bi moral temelj pod površjem segati šest do osem metrov, pravi Clendenin. Vsi ti koraki so dragi in zamudni. Toda poskenirajte katero koli od njih in "dobili boste svoj položaj v stolpnici v Pisi", pravi McKinnon.
Seveda številne sodobne regije nimajo gospodarskih virov za tovrstne raziskave in gradnjo globokih temeljev. Mesta Kampanije v Italiji so zgrajena po ohlapnih sedimentih, ki so nagnjeni k drsenju - položaj se je poslabšal z lokalnim razrezom rastlinja in neurejeno gradnjo, ki običajno nima ustreznih temeljev. Ti dejavniki jih pustijo občutljive za hipe geologije njihove regije: Leta 1998, ko se je blatnik razplamtel po mestu, so se hiše pod težo in gibanjem blata zrušile, pri čemer je umrlo najmanj 95 mrtvih.
...
Umazana drama
"Nekaj je tistega, kar ne ljubi stene. To pod njim pošlje zmrznjeno zemljo, " začne pesem Roberta Frosta "Mending Wall". Zmrzal morda ni bil geološki geodet, vendar je imel prav eno stvar: ko gre za gradnjo sten, je otekanje tal velik glavobol. Zato po zaključku ocenjevanja vrste kamnin in zemlje, ki jih bodo nadgrajevali, začnejo preučevati umazanijo.
Usedline, zlasti v glinenih materialih, lahko prevzamejo vodo in nabreknejo kot goba v posodi z vodo. Nastali cikli otekanja in krčenja v vlažnih in suhih obdobjih lahko pokvarijo same temelje struktur. In te vrste tal so pogoste v mnogih državah, kjer bodo zgradili obmejni zid, vključno s Teksasom in deli Nove Mehike. V resnici je približno polovica ameriških domov zgrajena na tleh, ki se znatno razširijo, skoraj polovica teh pa letno utrpi škodo zaradi tal, trdi ameriško združenje civilnih inženirjev.
Umazanija lahko poje tudi podporni sistem stene. McKinnon pravi, da so tla, ki so naravno kisla ali imajo visoke kloride, hitro razgradila kovine, bogate z železom. Ta tla lahko "korodirajo, recimo, lepo veliko kovinsko armaturo, ki jo vstavite tja, da stabilizira vaš temelj, " pravi. Na drugih tleh je velika količina sulfatov, spojine v običajnem mineralnem mavcu, ki razgrajuje tako kovine kot beton. Sulfatna tla so pogosta na tleh Trans-Pecos ob meji na jugozahodnem robu Teksasa.
Vzdrževanje tako dolgotrajne strukture je zahtevno. In četudi se tak zid lahko postavi, velikost proračuna, potrebnega za njegovo postavitev, ostaja nejasna. (Kevin Foy / Alamy Stock Photo) "Naleteli boste na stotine, če že ne na tisoče različnih vrst tal po [tako dolgi] linearni poti, " pravi Clendenin. (Dejansko je samo v Teksasu več kot 1300 vrst zemlje.) Mnoga od teh tal ne bodo pravega tipa, ki bi ga zgradili na vrhu. Na tej točki bodoči graditelji zidov imajo dve možnosti: porabite več časa in denarja za izkopavanje obstoječih tal in njihovo nadomestitev z boljšo umazanijo - ali pa se izogibajte regiji.
Nekaj, čemur se vedno ne morejo izogniti, so regije, ki jih ogrožajo potresi in poplave. Reke tečejo po velikem delu meje med ZDA in Mehiko, kar lahko povzroči zelo resno nevarnost poplave. Zgradba ob rekah lahko predstavlja tudi nepričakovane pravne težave: Pogodba iz leta 1970 zahteva, da se ograja postavi nazaj od reke Rio Grande, ki meji na mejo med Teksasom in Mehiko. Zaradi tega trenutna ograja preseka premoženje posestnikov v Teksasu in ima vrzeli, da lahko lastniki zemljišč preidejo.
Potresi so sorazmerno pogosti tudi v zahodnih ZDA. Glede na nastanek lahko nekateri od teh tresenja povzročijo razpoke ali zlom stene, pravi McKinnon. En primer je potres magnitude 7, 2, ki se je leta 2010 pripetil blizu meje med Kalifornijo in Mehiko, pravi Austin Elliott, podoktorski študent na Univerzi v Oxfordu, katerega raziskave so osredotočene na zgodovino potresov. "Če bi bil obzidje v El Centineli [gora na severu Mehike], bi bilo to kompenzirano, " piše Elliott na Twitterju.
…
Tudi če so vse ustrezne ankete izpolnjene in polja potrjena, uspeh ni zagotovljen. "Obstaja ravno toliko stvari, ki jih je treba storiti, preden sploh izkopljete prvo zajemalko umazanije, " pravi Clendenin.
Kljub vsem našim sodobnim geodetskim orodjem in skrbnemu načrtovanju vas bo zemlja vseeno presenetila, doda McKinnon. "Ta del, za katerega ste mislili, da je dolgočasen in preprost ter ga je enostavno predvideti, je pravzaprav popolnoma zapleten, " pravi. „Poglejte si kakšen večji izkop sistema podzemne železnice, katero koli večjo konstrukcijo mostu, kateri koli velik stolpni kompleks; vsi so imeli predhodno intenzivne raziskave, obsežne faze načrtovanja, ki so jih med gradnjo še morali spremeniti. "
Po objavi Trumpove izvršne odredbe se je McKinnon odpravil na Twitter, da bi pustil napovedan opomin na posledice podcenjevanja Zemlje. "Zemlja ne odpušča naključno, " je zapisala. V intervjuju je dodala: "Ignoriraj geologijo na tvojo nevarnost."
