GPS ZIET PACOIMA DAM IN CALIFORNIË INKRIMPEN EN UITZETTEN

Het Global Positioning System (GPS), het systeem van satellieten voor extreem nauwkeurige positiebepalingen op aarde, kan ook worden gebruikt voor het bewaken van de stabiliteit van grote bouwkundige constructies. Dat concluderen Kenneth Hudnut (U.S. Geological Survey) en Jeffrey Behr (Southern California Earthquake Center) in het juli/augsustusnummer van Seismological Research Letters. De onderzoekers hebben positiemetingen geanalyseerd die drie jaar lang werden verricht aan de Pacoima Dam in Californië. Uit deze metingen kan het thermisch vervormen van de stuwdam worden afgeleid.

De Pacoima Dam is een 113 meter hoge boogdam in het San Gabriel gebergte, vlak ten noorden van Los Angeles. Toen deze dam in 1928 werd voltooid, was hij de hoogste in de Verenigde Staten. Hij doorstond de aardbevingen van 1971 en 1994, maar werd toen wel beschadigd. In 1995 besloten de lokale overheid en de U.S. Geological Survey de stabiliteit van de dam met behulp van GPS-ontvangers te gaan bewaken. Er kwam een ontvanger op het midden van de dam en een aan het zuideinde, terwijl een derde ontvanger 2,5 km verderop in het gebergte als vast referentiepunt ging fungeren. Eénmaal per dag werden de positiemetingen per telefoonlijn naar de USGS gezonden.

De GPS-metingen laten zien dat het midden van de stuwdam in de loop van een jaar bijna 20 millimeter heen en weer beweegt. Het zuidelijke punt doet dat ook, maar, zoals verwacht, veel minder. De cyclus vertoont hetzelfde verloop als die van de gemiddelde luchttemperatuur, wat er op wijst dat het om een thermo-elastisch effect gaat: in de dam, in de berghelling, of in beide. De cyclus van de vervorming loopt 20 tot 40 dagen achter op die van de temperatuur. Dat is de tijd die de warmte nodig heeft om in dam en gesteente door te dringen en er uit te verdwijnen. Ook temperatuurvariaties op veel kortere tijdschalen lijken meetbare vormveranderingen te veroorzaken.

Statische vervormingen van grote bouwwerken worden al lang met behulp van traditionele meetmethoden bewaakt. Bij deze methoden moeten de meetpunten elkaar echter kunnen 'zien', wat bij het GPS niet nodig is. Bovendien maakt het GPS het mogelijk de metingen geheel automatisch te verrichten en analyseren.

Hudnut en Behr denken dat het verband tussen temperatuur en uitzetting uiteindelijk zo precies kan worden vastgesteld dat dit effect uit de metingen kan worden verwijderd. Dan zou men ook kunnen gaan zoeken naar nog kleinere veranderingen die zouden kunnen wijzen op blijvende, gevaarlijke vervormingen van de dam. Ook in andere grote constructies, zoals lange bruggen, viaducten en hoge gebouwen, zouden met het GPS ongewenste veranderingen op lange termijn kunnen worden gesignaleerd.