Det kommer som en ganska chock när marken under dina fötter, ditt hus eller ditt fält försvinner plötsligt och lämnar ett hål. Detta hål kan vara tiotals meter eller mer djupt, och det kommer så småningom att leda in i ett hålrum som kan sträcka sig nedåt hundratals meter under marken.

Vi kallar dessa sinkholes, och de är ett globalt problem. Ibland är sinkholes ett rent naturligt fenomen, men de kan också vara associerade med tidigare industriell verksamhet, oftast gruvdrift. Så hur upptäcker forskare som vi ett sjunkhål innan de dyker upp på ytan?

Stenarnas geologi under dig är en ledtråd till möjligheten till sjunkhål. Kalksten är benägen att upplösas av grundvatten som kan över tid, skapa enorma nätverk av underjordiska grottor som kallas karst. Dessa kan kollapsa nedåt på grund av gravitation, vilket leder till stora ytfördjupningar och nedsänkningsskador och till och med den fullständiga förlusten av hus.

Dåligt kartlagt och registrerat historiskt gruvarbete i kol, salt, kali, tenn och koppar lämnar ofta tomrum i marken. Dessa tomrum kan så småningom komma till ytan med tiden när taket gradvis kollapsar. Dessa kollaps kan ske gradvis, eller kan hända plötsligt, med ytfördjupningar som dyker upp över natten utan förvarning. Sådana snabba händelser är ofta förknippade med förändringar i grundvattnet eller under överdrivna nederbördshändelser.

I en region där alla ytstenar är kalksten, som Florida eller stora delar av Kina, det är svårt att undvika den risk som dessa utgör eftersom det ofta finns lite förvarning.

I tätbefolkade områden, som Storbritannien, brist på tillgänglig mark leder till att brownfield -platser utnyttjas, ofta utan tillräcklig förkunskap eller markundersökning. Ersättning finns för vissa typer av kollaps, såsom kolbrytningsskulder som omfattas av The Coal Authority, men många av de andra orsakerna ses av försäkringsgivare som "Guds handlingar" och skydd är dyrt eller svårt att få.

Sinkhålsökning

Vi har båda arbetat med problemet med sinkholes överallt från guldgruvor i Australien till Mellanöstern, särskilt i Kuwait och Döda havet, och Bahamas. Vi har också varit över hela Storbritannien och Irland, tittar på gruvhålrum i södra Wales, Yorkshire and the Potteries, och kollapsar från medeltida råna av krita för murbruk under en större väg nära London.

Över åren, vi har blivit experter på att mäta jordens gravitation med ultrahög precision till några delar på en miljard. Detta kallas mikrogravitation. Vi kan använda detta för att upptäcka en hålighet, eller till och med ett delvis fyllt område med mindre densitet än de omgivande stenarna, långt innan någon kollaps når ytan.

Ofta, vi kallas in efter att den första kollapsen har inträffat för att upptäcka alla andra potentiella sinkhål i närheten. Utvecklare måste börja tänka på denna typ av arbete innan byggnaden påbörjas.

En ytterligare innovation vi har utvecklat är att genomföra det som kallas 4-D, tidsvarierande, upprepade mikrogravityundersökningar med intervall mellan månader och år. Detta gör att vi kan upptäcka förändringar i gravitationen, vilket tyder på att hålrummen förökar sig mot ytan och potentiellt blir instabila.

Vi har observerat en problematisk del av Trent och Mersey -kanalen i Cheshire sedan 2002 och har upprepade avläsningar mer eller mindre årligen. Under denna period, Mikrogravitationsresultaten tyder på ökande avvikelser och att de underliggande saltgruvorna som var anledningen till att kanalerna konstruerades i första hand blir mindre stabila. Detta kan bero på läckage från själva kanalerna eller oftare intensiv nederbörd när klimatet förändras.

En kollaps nyligen av en del av samma kanal i närheten av Middlewich, vilket orsakade stora störningar och nästan ledde till förlust av liv, har fört vårt arbete i skarpt fokus. Den föreslagna rutten i fas 2 av HS2 är planerad att korsa en betydande del av detta Cheshire Salt Field där nedsänkning är mycket vanlig och de tekniska utmaningarna för denna höghastighetslinje kommer att vara betydande. Vi har bidragit till en ny Channel 5 -serie om sinkholes som har täckt denna fråga och vårt arbete på ett djupare sätt. Vi hoppas kunna ge vägledning om hur området ska fixas och var denna teknik kan användas för att kartlägga andra sårbara områden längs detta nätverk av vattenvägar. Trots allt, det är möjligt att göra något åt ​​sinkhål - om de kan upptäckas i tid.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.