当你乘坐火车前往青藏高原旅行时,必定会感到古怪,为什么在青藏铁路两头插着许多高达2米的铁棒?<\/p>

当你乘坐火车前往青藏高原旅行时,必定会感到古怪,为什么在青藏铁路两头插着许多高达2米的铁棒?<\/p>

当你乘坐火车前往青藏高原旅行时,必定会感到古怪,为什么在青藏铁路两头插着许多高达2米的铁棒?<\/p>

这些造价20万元的铁棒每隔一米就要插上一根,全程合计约有1.5万根。它们悉数站立在青藏铁路两边,像很多名坚定不移的兵士相同,据守和保护着青藏铁路,从不不坚定。<\/p>

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“热棒”<\/p>

其实,这些铁棒有一个愈加专业的姓名,叫做“热棒”。从外形来看,热棒全身缠满了一圈圈像铁片和线圈相同的散热片,这是一种用碳素无缝钢管制造而成的高效导热设备,非常适合于青藏高原的环境。尤其是在处理高原冻土层消融这个国际问题上,热棒发挥了不行代替的效果。所以,无论是在青藏铁路仍是青藏公路上,热棒简直都是随处可见的。<\/p>

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那么,为什么在青藏高原地区建筑路途必定要用热棒呢?这和青藏高原特别的地势和气候条件有很大联系。<\/p>

青藏高原又被称为“国际屋脊”,它是我国最大,也是国际上海拔最高的高原,平均海拔在4000米以上。高海拔导致青藏高原的平均气温很低,高原冻土层布满,冻土指的是土壤温度低于0℃且含有冰屑的特别岩土体。<\/p>

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在冬天气温较低的时分,冻土层中的冰晶和土壤紧密结合在一起,让路基显得非常坚固。可是一到夏天,由于高原上短少云层遮挡,太阳直接照耀到地上时,气温上升速度很快,就会导致部分冻土层内的冰屑消融,冰水与泥土变得反常柔软,不利于车辆在路面上行进。<\/p>

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尤其是,冰消融成水的时分,体积会缩小,导致路基和钢轨随之发生洼陷;而比及冬天,这些泥泞的土地再次由于低温冻住时,体积又会胀大,导致建在上面的路基和钢轨被胀大的冻土顶起。在冻土的冻住和消融重复替换效果下,路基就会呈现翻浆、冒泥、沉降变形现象,使得钢轨歪曲变形,用不了几年,花费几十上百亿元建筑的铁路就会报废了。<\/p>

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据统计,青藏公路有85%的路基病害是冻土消融构成的;有15%是土壤冻住构成的;桥梁和涵洞的病害主要由冻胀引起。由此可见,青藏高原的路途问题简直都是冻土导致的。假如不处理冻土问题,就想要建筑好铁路无异于天方夜谭。<\/p>

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“热棒”破解半个世纪的铁路难题<\/p>

自上世纪60年代以来,冻土工程问题就一直是一项国际性难题,而为了处理这个问题,科学家们才特意研发出了“热棒”。<\/p>

别看“热棒”的表面如同便是一根普普通通的铁棒,但其实在它朴素的表面下,却蕴藏着常人不知道的精巧规划,它们凝集了科学家半个世纪的汗水。尽管姓名叫热棒,但其实它更像是一个“冷冻器”,只需刺进冻土层下,就能让冻土不再消融,在地表构成永冻层。<\/p>

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那么热棒是怎样做到这一点的呢?来看看它的内部结构你就清楚了。<\/p>

热棒的全体结构分为三部分。<\/p>

显露地表长约2米的部分叫散热段,它的外部缠绕着一圈散热片,能够让热棒内部的热量散发到空气中。埋在地底的部分长约5米,内部又分为吸热段和绝热段。<\/p>

吸热段坐落热棒的最底端,里边储存着很多液氨。由于液氨的沸点只要-33.5℃,所以即便身处永冻土层中,它也随时在吸收热量变成氨气上升,使得永冻土层全年都能坚持在一个极低的温度下。<\/p>

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上升的氨气会经过中心的绝热段,进入到吸热段。冬天时,高原的气温比地底温度低,氨气在吸热段遇冷就会液化,在重力效果下流回最底部,不断循环坚持地底的低温状况。<\/p>

而到了夏天,尽管外界气温很高,可是由于中心有绝热层的存在,所以高温无法传递到热棒底部;一起,氨气抵达热棒顶端也无法冷凝,那么热棒就陷入了罢工状况。不过不必忧虑,由于此刻热棒内部的氨气和液态氨现已达到了平衡状况,底部的气温仍然很低,不至于让周围的冻土消融,也就能够保证青藏铁路的安全和安稳了。<\/p>

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别的,这些热棒在出产时进行了特别的防腐处理,寿数可达30年以上。能够说,热棒埋设技能有用处理了冻土区路基夏日融沉问题,比从前的以桥代路每公里可节约出资3000多万元,仅此一项就为青藏铁节约了10多亿元的资金。一起,埋设热棒还避免了地表开挖、根除植被、构筑路堤取土等人为工程活动对生态环境和资源的损坏。<\/p>

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冻土的其他处理方法<\/p>

由于冻土层对铁路的安全性影响太大,所以铁路局在对待这个问题的时分,也不得不多做几手预备。所以除了热棒以外,科学家们还想出了其他避免冻土消融的好方法。<\/p>

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这些方法大都是经过改动路基的结构,来完结冻土层的保温。比方,从路基温度上着手,工作人员会首先在路基内部,铺设一层具有单向导热才能的隔热层,以增大热阻,然后阻挠热量进入到冻土层内。这种隔热层一般选用聚苯乙烯板或许聚胺脂板资料。<\/p>

在路基建筑完结今后,还能够在路基上铺设一层白色反光遮阳棚,避免太阳辐射对路基的直接照耀,然后削减传入冻土地基的热量。<\/p>

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从通风视点来说,“基建狂魔”们也发明了两种有用的方法。第一种通风路基,这种方法经过在路基底部横向铺设通风管道,并在管道一端装置主动温控风门完结对热量的操控。详细的规划原理是,当温度较高时,风门就会主动封闭;温度较低时,风门主动翻开。这样能够避免夏日热量进入通风管,对路基进行保温。<\/p>

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第二种是片石通风路基。这种方法是指在路基中心铺设很多石块,由于石块之间的空地较大,通风效果很好,所以能起到调理温度的效果。<\/p>

尽管夏日气温高,可是由于热空气的密度较小简单构成上升气流,因此热量很难进入路基内部,而碎石头之间的空气活动和地表水蒸腾后又能带走热量,能够起到热屏蔽效果;<\/p>

在冬天,由于冷空气密度较大,在自重和冬天风的效果下,冷空气会将碎石层中温度更高的热空气挤走,冷空气更简单进入路基底部,因此也能避免冻土消融。<\/p>

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这些凝集了很多冻土专家几十年汗水的“黑科技”付诸实践,终究让青藏铁路得以全线贯通。一起也由于处理了“多年冻土、高寒缺氧和生态软弱”这三大国际性难题,青藏铁路的成功更让全国际愈加信任我国“基建狂魔”这块金字招牌。<\/p>

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