Bulan lalu, Presiden Donald Trump mengambil langkah untuk membuat kebaikan pada janji kempen untuk menjadikan pagar sempadan sedia ada di Amerika Syarikat menjadi dinding "besar, cantik". Pada 25 Januari, White House mengeluarkan Perintah Eksekutif mengumumkan penciptaan "penghalang fizikal yang selamat, bersebelahan dan tidak dapat dilalui ... untuk mencegah imigresen, dadah dan pemerdagangan orang haram, dan tindakan keganasan." Kini, Kastam AS dan Perlindungan Sempadan- pejabat yang ditugaskan untuk menguatkuasakan peraturan perbatasan-berebut untuk menjadikan perintah itu sebagai realiti konkrit.
Pagar hari ini terdiri daripada kira-kira 650 batu segmen berbeza, diperbuat daripada kombinasi tiang besi dan rel, pelekat logam, pautan rantai, halangan kenderaan konkrit dan dawai. Untuk menggantikan pagar itu dengan apa yang telah digambarkan sebagai struktur konkrit 20 hingga 50 kaki yang akan melintasi 1, 000 daripada 2, 000 batu di sempadan Amerika Syarikat dengan Mexico tidak akan menjadi semudah yang mudah. Selain menangani tuntutan mahkamah Mexico yang dicadangkan dan menavigasi pemilikan swasta banyak tanah Texas, terdapat kebimbangan lain yang sedikit telah dialamatkan secara terperinci: geologi.
Berbanding dengan membina sebuah istana marmar atau gereja yang berkuasa tinggi, mendirikan dinding kelihatan agak mudah. Ia tidak. (Cuba tanya orang Cina, yang Tembok Besar mengambil 2, 000 tahun untuk membina dan gagal menahan penyerang.) Walaupun kebanyakan reka bentuk dinding cukup mudah, pembina mesti menyesuaikan diri dengan pelbagai rupa bumi, jelas Gary Clendenin, ahli hidrogeologi kanan di ICF. Batas sempadan AS hanya mengandungi padang pasir, tanah lembap, padang rumput, sungai, gunung dan hutan-semuanya membuat masalah yang sangat berbeza bagi pembina.
"Panjang perkara ini memberikan cabaran yang tidak biasanya dilakukan dalam projek pembinaan, " kata Clendenin.
Bolehkah halangan ini dapat diatasi? Smithsonian.com meminta dua saintis, ahli geofizik dan ahli hidrogeologi, yang mana faktor geologi yang pembina dinding perlu mengambil kira terlebih dahulu jika mereka melaksanakan projek yang bercita-cita tinggi ini.
Sekitar 650 batu daripada segmen pagar yang berbeza berdiri sepanjang sempadan hampir 2, 000 batu antara Amerika Syarikat dan Mexico. Banyak segmen, seperti yang digambarkan di atas, masih membenarkan komunikasi di seberang sempadan. (Foto Saham Brian Auer / Alamy) Mengukur Situasi
Menara Pisa tidak pernah bersandar. Dibina di antara 1173 dan 1370, struktur off-kilter diletakkan di atas kira-kira 30 kaki sedimen sungai halus yang dibawah oleh lapisan tanah liat purba. Tetapi sebagai pembina mengumpul tan marmar, sedimen sungai tidak padat. Maka menjelang 1178, apabila mereka telah selesai bekerja di kisah ketiga, menara itu telah memperoleh kecondongan ciri-cirinya.
Kerajaan Itali telah membelanjakan berjuta-juta dolar untuk memastikan mercu tanda yang dicintai ini tidak tercapai. Kegagalan struktur seperti itu berfungsi sebagai peringatan bahawa, ketika nenek moyang kita berhasil berjaya mendirikan banyak prestasi yang mengagumkan, "mereka tidak semestinya tetap tegak, " kata-kata ahli geofizik bidang Mika McKinnon. Untuk mengelakkan masalah sedemikian hari ini, pembina moden telah menambah satu langkah penting dalam proses pembinaan: tinjauan. Walaupun memakan masa yang lama, langkah ini adalah penting untuk memastikan bahawa struktur yang terhasil boleh terus berdiri di atas terra firma untuk tahun yang akan datang.
Sebelum satu bata diletakkan, pasukan saintis berkumpul di tempat kejadian untuk menyiasat butir-butir terperinci, dari kedalaman batuan ke kimia tanah. Dalam hal dinding sempadan, mereka perlu melintasi keseluruhan laluan yang dicadangkan, bekerja di segmen untuk menilai rantau, mengumpul data, membangunkan rancangan. (Keperluan ini menjadikan proses mendirikan dinding-terutama yang beribu-ribu batu-lebih mencabar daripada bangunan, katakan, pencakar langit 95 tingkat.)
"Secara terang-terangan, itu akan mengambil masa bertahun-tahun untuk dilakukan, " kata Clendenin, yang pakar dalam projek linear seperti kereta api dan jalan raya. McKinnon bersetuju. Satu projek yang beliau kerjakan, satu hamparan talian paip tiga batu, kini berada pada lima tahun tinjauan lapangan.
Tetapi perintah Trump nampaknya hanya membenarkan enam bulan untuk semua usaha perancangan dan perancangan. Dalam senarai panjang yang diperlukan, perintah eksekutifnya menyatakan:
"Menghasilkan kajian komprehensif tentang keselamatan sempadan selatan, yang akan diselesaikan dalam tempoh 180 hari dari perintah ini, yang termasuk keadaan semasa keselamatan sempadan selatan, semua aspek geofisik dan topografi sempadan selatan, ketersediaan Federal dan Negeri sumber yang diperlukan untuk mencapai kawalan operasi yang lengkap di sempadan selatan, dan strategi untuk mendapatkan dan mengekalkan kawalan pengendalian lengkap sempadan selatan. "
Apabila dihubungi oleh Smithsonian.com, agensi perlindungan Kastam dan Perbatasan menolak untuk memberi komen pada garis masa semasa untuk dinding, mengatakan dalam e-mel bahawa "ia akan menjadi spekulatif untuk menangani soalan yang anda minta pada masa ini." Tetapi menurut kepada saintis Smithsonian.com bercakap, ia tidak akan naik dalam masa terdekat.
...
Mendapatkan Batuan
Kota prasejarah Petra berdiri sebagai contoh utama penglihatan geologi purba. Sekitar abad ke 4 SM, penduduk Petra mengukir asas untuk bandar perdagangan yang begitu sibuk ini terus ke tebing batu merah jambu dan tan batu di antara Laut Merah dan Laut Mati. Walaupun angin dan hujan mengancam untuk menghancurkan strukturnya di atas, perakarannya yang kukuh di dasar batu-batu padat yang terletak di bawah lapisan longgar bumi-telah memelihara struktur ini berdiri tinggi selama ribuan tahun.
Landasan seperti landasan batuan adalah ciri utama ketika membina sebuah megastruktur, kata McKinnon. Untuk sesuatu yang luas seperti dinding 1, 000 batu yang berdiri di atas 20 kaki tinggi, pembina akan perlu untuk mengukuhkan keseluruhan perkara di bawah permukaan ke batu yang mendasar jika mereka mahu ia tetap tegak.
Masalahnya ialah, untuk mencapai dasar batuan boleh menjadi doozy. Swaths besar sempadan mempunyai lapisan sedimen sedimen yang longgar-tanah, pasir, pasir di atas dasar batuan. Di sesetengah kawasan batu asas adalah beratus-ratus jika tidak beribu-ribu kaki ke bawah. "Sesetengah tempat batu asas akan terlalu mendalam-anda tidak akan dapat mencapai dasar asas dengan cara yang berpatutan, " kata McKinnon.
"Tidak mengapa jika anda mahu [membina] sebuah rumah kecil kerana anda hanya mengapungkan asasnya, " tambahnya.
Tetapi jika anda membina sebuah megastruktur, "anda mempunyai masalah, " katanya.
Pagar sempadan yang mengalir melalui Algodones Sand Dunes di California adalah pembinaan khusus untuk menampung persekitaran bukit yang sentiasa berubah. Kaki yang tinggi, 15 kaki tinggi "terapung" di atas pasir dan boleh dipindahkan secara menegak sebagai pergeseran pasir. (Patrol Sempadan Amerika Syarikat, Jabatan Keselamatan Dalam Negeri) Itu bukan untuk mengatakan bahawa bangunan di pasir adalah mustahil. Tetapi untuk membina struktur seperti itu, ahli geofizik hari ini menjalankan tinjauan seismik yang luas untuk mengabadikan apa yang ada di bawahnya. Untuk membuat gambar-gambar ini, mereka memasang barisan geofon seperti spike, yang merupakan mikrofon 3D yang mengesan getaran bumi, mengubahnya menjadi isyarat elektrik. Kemudian mereka membuat bunyi yang besar, selalunya dengan mencetuskan letupan atau menggunakan berat yang berat untuk menumpuk tanah. Geofon merekam penyebaran dan refleksi getaran ke struktur bawah tanah imej, dan menggoda masalah yang mungkin terletak di bawah permukaan.
McKinnon mengalami salah satu masalah ini secara langsung, semasa pembinaan sebuah empangan hidroelektrik yang bertujuan untuk dibina di seberang lembah yang membentang kira-kira satu batu. Pasukan itu melakukan semua kaji selidik yang sesuai di rantau ini, dan mendapati bahawa di bawah dasar sungai mereka meletakkan saluran kedua terkubur dalam kotoran. "Sekiranya kami tidak menemuinya dan kami cuba membina empangan kami, maka air itu hanya akan mengikis saluran lama di bawahnya dan kami akan mempunyai sungai di bawah empangan kami, " katanya.
Terdapat dua pilihan untuk mengatasi masalah seperti sedimen: kompak sedimen dan menambah asas yang lebih mendalam. Bagi dinding kira-kira 20 kaki tinggi, asas itu perlu memanjang enam hingga lapan kaki di bawah permukaan, kata Clendenin. Semua langkah-langkah ini adalah mahal dan memakan masa. Tetapi sekeliling mana-mana mereka, dan "anda mendapat keadaan Menara-Tower-of-Pisa anda, " kata McKinnon.
Sudah tentu, banyak kawasan moden tidak mempunyai sumber ekonomi untuk melakukan tinjauan dan pembinaan dasar yang mendalam. Bandar-bandar Campania, Itali, dibina di atas sedimen longgar yang terdedah kepada gelongsor-keadaan yang semakin buruk oleh pemotongan tempatan tumbuh-tumbuhan dan pembinaan tidak terkawal yang biasanya tidak mempunyai asas yang mencukupi. Faktor-faktor ini menyebabkan mereka terdedah kepada keinginan geologi rantau mereka: Pada tahun 1998, apabila berlakunya lumpur melanda bandar, rumah-rumah runtuh di bawah berat dan pergerakan enap cemar, menyebabkan sekurang-kurangnya 95 mati.
...
Dirt Drama
"Sesuatu yang tidak menyukai dinding / Yang menghantar bengkak dibekukan di bawahnya, " bermula puisi Robert Frost "Mending Wall." Frost mungkin bukan juru ukur geologi, tetapi dia mendapat satu perkara yang betul: Apabila ia membina dinding, pembengkakan tanah adalah sakit kepala utama. Itulah sebabnya, selepas para juru ukur selesai menilai jenis batu dan bumi mereka akan dibina, mereka mula mengkaji kotoran.
Sedimen, terutamanya dalam bahan yang kaya dengan tanah liat, boleh mengambil air, bengkak seperti spons di dalam mangkuk air. Siklus pembengkakan dan penyusutan semasa tempoh basah dan kering dapat merosakkan asas strukturnya. Dan jenis tanah ini adalah umum di banyak negeri di mana dinding sempadan akan dibina, termasuk Texas dan bahagian-bahagian New Mexico. Malah, kira-kira separuh daripada rumah Amerika dibina di atas tanah yang berkembang dengan ketara, dan hampir separuh daripada mereka mengalami kerosakan setiap tahun kerana tanah, menurut Persatuan Jurutera Awam Amerika.
Kotoran juga boleh memakan sistem sokongan dinding. Tanah yang berasid secara semula jadi atau mempunyai paras klorida yang tinggi dapat dengan cepat merendahkan logam kaya besi, kata McKinnon. Tanah ini boleh "menghancurkan apa-apa, katakan, rebar logam besar bagus yang anda letakkan di situ untuk menstabilkan asas anda, " katanya. Tanah lain mempunyai jumlah sulfat yang tinggi, sebatian yang terdapat dalam gypsum mineral biasa yang merosakkan kedua-dua logam dan konkrit. Tanah yang kaya dengan sulfat adalah biasa dengan apa yang dikenali sebagai tanah Trans-Pecos di sepanjang sempadan di lengan barat daya Texas.
Penyelenggaraan struktur yang panjang itu mencabar. Dan sekalipun dinding itu dapat didirikan, saiz anggaran yang diperlukan untuk memastikannya tetap tidak jelas. (Foto Stok Kevin Foy / Alamy) "Anda akan berhadapan dengan beratus-ratus, jika tidak beribu-ribu, pelbagai jenis tanah di sepanjang laluan linear [seperti panjang], " kata Clendenin. (Sebenarnya terdapat lebih daripada 1, 300 jenis tanah di Texas sahaja.) Dan banyak tanah tersebut tidak akan menjadi jenis yang tepat untuk dibina di atas. Pada masa itu, pembina dinding akan mempunyai dua pilihan: Luangkan lebih banyak masa dan wang menggali tanah yang sedia ada dan menggantikannya dengan kotoran yang lebih baik atau mengelakkan rantau ini sama sekali.
Namun, satu perkara yang tidak dapat dielakkan oleh mereka adalah kawasan berisiko gempa bumi dan banjir. Sungai berlari sepanjang sebahagian besar sempadan AS-Mexico, yang boleh menimbulkan bahaya banjir yang sangat nyata. Bangunan bersebelahan dengan sungai juga boleh membentangkan isu-isu undang-undang yang tidak dijangka: Perjanjian tahun 1970 memerlukan bahawa pagar ditarik balik dari sungai Rio Grande, yang menggambarkan sempadan Texas-Mexico. Oleh sebab itu, pagar semasa memintas pemilik tanah Texas dan mempunyai jurang untuk membolehkan pemilik tanah lulus.
Gempa bumi juga agak biasa di AS barat. Bergantung pada binaan, beberapa gegaran ini boleh menyebabkan retakan atau pecah di dinding, kata McKinnon. Satu contoh adalah gempa bumi 7.2 magnitud yang melanda pada tahun 2010 berhampiran sempadan California-Mexico, menurut Austin Elliott, pelajar pasca doktoral di University of Oxford yang penyelidikannya memberi tumpuan kepada sejarah gempa bumi. "Sekiranya terdapat dinding di El Centinela [gunung di utara Mexico], ia akan diimbangi, " kata Elliott di Twitter.
...
Walaupun semua kaji selidik yang betul selesai dan kotak diperiksa, kejayaan tidak dijamin. "Hanya ada banyak perkara yang perlu dilakukan sebelum anda menyuntik sampah pertama, " kata Clendenin.
Walaupun semua alat pengukuran moden kami dan perancangan yang teliti, bumi akan mengejutkan anda, tambah McKinnon. "Bahagian yang anda fikir adalah membosankan dan mudah dan mudah untuk diramal sebenarnya benar-benar rumit, " katanya. "Lihatlah apa-apa penggalian utama untuk sistem kereta bawah tanah, apa-apa pembinaan jambatan utama, mana-mana kompleks menara besar; kesemua mereka mempunyai kaji selidik yang sengit terlebih dahulu, fasa reka bentuk yang luas, dan masih perlu diubah suai semasa membina. "
Selepas pengumuman Perintah Eksekutif Trump, McKinnon meneruskan ke Twitter untuk meninggalkan peringatan yang mengena akibat akibat meremehkan Bumi. "Bumi tidak memaafkan ceroboh, " katanya. Dia menambah dalam satu temu bual: "Abaikan geologi di bahaya anda."
