Bodenkarte sorgt für erdbebensichere Häuser

Haus: Bodenverflüssigung zieht Gebäude in Mitleidenschaft (Foto: Angelo Giordano, pixabay.com)

Koto (pte004/29.10.2024/06:15) - Ein auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierendes Modell von Shinya Inazumi und seinem Mitarbeiter Yuxin Cong vom Shibaura Institute of Technology ( https://www.shibaura-it.ac.jp/en/ ) nutzt maschinelles Lernen zur Vorhersage der Bodenbeschaffenheit im Falle eines Erdbebens. So lässt sich die Standfestigkeit von Gebäuden in Erdbebenzonen massiv verbessern. Bei Erschütterungen kommt es in fast allen Fällen zur Bodenverflüssigung, auch Liquefaktion genannt. Das Phänomen tritt in wassergesättigten, meist sandigen Bodenschichten auf. Dabei verhält sich der Untergrund, der zuvor fest war, wie eine Flüssigkeit und fließt davon.

Gefährliche Bodenverflüssigung

Schäden durch Bodenverflüssigung können enorm sein. Das Tōhoku-Erdbeben in Japan im Jahr 2011 verursachte eine Verflüssigung, die 1.000 Häuser beschädigte. Im neuseeländischen Christchurch führte ein Erdbeben der Stärke 6,2 zu einer Verflüssigung, die 80 Prozent der Wasser- und Abwassersysteme zerstörte. 2024 verursachte das Noto-Erdbeben in Japan eine weitverbreitete Verflüssigung, von der 6.700 Häuser betroffen waren.

Das neue Modell nutzt geologische Daten, um detaillierte 3D-Karten der Bodenschichten zu erstellen, wobei stabile und für eine Bodenverflüssigung anfällige Bereiche identifiziert werden. Im Gegensatz zu manuellen Bodenuntersuchungsmethoden, die nicht jeden Ort abdecken können, bietet dieser Ansatz einen umfassenderen und detaillierteren Überblick über das Bodenverhalten. Die Forscher nutzen künstliche neuronale Netze und Ensemble-Lerntechniken, um die Tiefe der tragenden Schichten zu lokalisieren.

433 Messpunkte als Datenbasis

Die Forscher haben Daten zur Tiefe der tragfähigen Schicht an 433 Punkten im Bezirk Setagaya in der Nähe von Tokio mithilfe von Standard-Penetrationstests und Mini-Rammsondierungen gesammelt. Diese Daten trainierten das neuronale Netz so, dass es die Tiefe der tragenden Schicht an zehn Standorten vorhersagte. Anhand dieser Werte erstellten die Forscher eine Höhenlinienkarte, die die Tiefe der tragenden Schichten in einem Radius von einem Kilometer um vier ausgewählte Standorte darstellt.

Diese Karte sei eine wertvolle visuelle Hilfe für Bauingenieure, da sie ihnen dabei helfe, geeignete Baustellen mit stabilen Bodenverhältnissen zu identifizieren. Laut Inazumi unterstützt diese auch Katastrophenschutzexperten bei der Lokalisierung von Gebieten, die anfälliger für Bodenverflüssigung sind, und ermöglicht so eine bessere Risikobewertung und bessere Strategien zur Risikominderung.

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