郎朗晴空,寥寥白雲,在一片藍天綠水間,青藏鐵路搭設于此。青藏鐵路又被稱為青藏線,是我國獨具特色、意義非凡的鐵路建設之一。
這一鐵路起于青海,終于西藏,全長1956千米,直通西藏腹地,這條鐵路不僅是連通我國腹地與西藏的重要道路,也是世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路。
是我國發展的證明。這條鐵路的建設也進一步的推動了地方經濟的發展,引得無數旅人乘坐遊玩,而隻要細心觀察就不難發現。
在鐵路的兩旁有着一個個直插在地上的金屬棒,這些金屬棒背後又有怎樣的故事呢?本期子牙童趣知識局帶大家探尋下。
想要了解青藏高原兩側金屬棒的由來,就先要看一看青藏鐵路從修建到運行所遇到的難題。
青藏高原的氣候環境自然不必多說,這裡被稱為世界屋脊,有着特殊的地理環境和地理特點,其中最引人注目就是過高的海拔所引起的溫度變化問題。
這也使得青藏高原的部分地區存在着大量的凍土。雖然被稱作是凍土,但其中又含有堅冰或者各種類型的岩石,又可以從不同的凍土融化的時間來将其進行細緻的劃分。
包括了永久凍土、多年凍土、季節凍土等,這些凍土的存在将會讓整體青藏鐵路的修建和運行面臨大量的難題,甚至有可能會造成人員的傷亡,最為常見的情況就是凍土的融沉與凍脹問題。
凍土的融沉是指凍土在融化的時候出現的下沉現象,這一情況出現的原因就是土壤體積和内部水分的變化,這種路面下沉的問題本身就較為緻命,是引起各種災害的原因之一。
而在實際的青藏高原凍土層中,還存在着凍脹的問題,這一問題的形成原因也可以歸結為土壤水分的變化和凍結,這些變化将會導緻土壤的體積變化,繼而出現膨脹問題。
青藏高原地區的凍土較為容易出現此類問題,而一旦出現融沉和凍脹問題,就會不可避免的導緻路面的斷裂、分層、開裂問題,嚴重時還會出現路面塌陷問題。
這無疑會造成重大的經濟損失和人員傷亡。因此,青藏鐵路修建的重要難題之一就是凍土穩定性。
這一點即使是行駛在青藏高原公路上的車輛也有所感受,看上去一馬平川的高速公路行駛起來卻略顯颠簸,這就是凍土變化在作怪。
可以說這一問題不解決,青藏鐵路即使修建了也無法保證質量和行駛安全,于是參與青藏鐵路設計的工程師開始着手解決這個問題,最後經過多種設想。
在青藏鐵路兩旁安插“熱棒”的設計開始着手實施。“熱棒”其實是一種高效率、高質量的熱傳導裝置,其主要的材質就是碳素無縫鋼。
這一類産品在多個不同的工業領域都有着一定的應用空間,尤其是凍土工程、礦業工程等,青藏鐵路工程師們也從其中得到了靈感,選擇了依靠“熱棒”來幫助青藏鐵路進行平穩、安全的應用。
這樣也就引出了新的問題,這些看似不起眼的金屬“熱棒”究竟有着怎樣的魔力,能夠解決這青藏高原上的凍土問題。
首先,要先看到真正的“熱棒”,無論是現實裡見到的,還是視頻圖片裡展示的“熱棒”,都隻有一兩米高。
很多人都不理解為什麼這麼一根小小的“熱棒”就能幫助青藏鐵路高質量運行,其實這隻是“熱棒”的冰山一角。
每一根“熱棒”實際上都有七米長,露出地表的部分連實際“熱棒”長度的一半都不到,而這樣的獨特設計就是為了進一步的增加“熱棒”的功效。
這一根總長七米的熱棒在實際的應用中可以被分成兩個不同的部分,分别是散熱部分和吸熱部分,這兩部分的拼裝與組合讓整體的“熱棒”在實際的工作中可以實現循環。
繼而達到穩定凍土的目的。從材質上來看,熱棒的外部主要由碳素無縫鋼組成,其内部并非是實心結構。
而是特殊的空心結構,其中又存有一定的液态氨,可别小瞧了這些液态氨,“熱棒”能發揮出自身的作用,液态氨有着極大的功勞。
上面我們說過,“熱棒”應用的原因之一就是要解決青藏高原特殊的凍土問題,而此類問題出現的原因可以總結為凍土層溫度變化引起的結構變化和體積變化,“熱棒”的作用就是借助于自身的特性來進行熱量的疏導,繼而保證凍土層的穩定。
在實際的應用過程中,“熱棒”中的液态氨将會承擔起熱量傳輸的作用。“熱棒”地下五米的部分均含有液體氨,當“熱棒”周圍的多年凍土發生溫度升高的情況時。
熱量就會透過碳素無縫鋼傳導進“熱棒”内部,這時液态氨開始吸收熱量,因為液态氨的熔點極低,在溫度上升後,液态氨就會發生氣化反應。
經由“熱棒”内部的通道傳遞到地上的散熱部分,因為青藏鐵路地理位置和海拔的特殊,這裡冬季室外的溫度足以冷卻液态氨,使其再次冷凝,重新回到“熱棒”的地下部分。
參與下一次的散熱工作。而想要長時間、高效率的讓“熱棒”進行工作,隻依靠單一的“熱棒”還不夠,因此工程師在經過嚴密的測量和計算後。
在整體的青藏鐵路上設計除了大量的“熱棒”工作區,這些工作區一同協作,最終确保了青藏鐵路的平穩運行。這就是“熱棒”的工作原理。
如此一來,也有很多人會擔心“熱棒”的“副作用。因為“熱棒”具有熱量傳遞的功能,因此在外部氣溫較高的夏季,溫度便會随着“熱棒”傳導至地下的凍土層。
從而導緻凍土層發生變化,繼而影響夏季青藏鐵路的運行。但實際上,這些擔心都是多餘的。
在設計之初,工程師們就考慮到了熱量傳遞的問題,因此将“熱棒”設計成了單向熱量傳遞的工具,熱量隻可以從地下傳往地上,不能夠從地上反流向地下。
因此從嚴格意義上來說,“熱棒”雖然名字裡有了熱字,但實際上更像是一種地下制冷設備,通過其内部的特殊構造實現凍土結構的穩固,不由得令人感歎科學的巧妙力量。
更值得一提的是,這種集功效、美觀、實用性于一體的“低溫熱棒”實際上是我國自主研發的一種凍土治理技術。
這一技術一經問世便讓困擾我國學術與工程多年的問題得到解決,是我國無數科研人員日夜辛勤的結果,同時也為我國的青藏鐵路建設提供了巨大的幫助。
在具體的建設過程中,工作人員還對具體的“熱棒”架設距離進行了實驗,從最開始的不了解到最終的熟練運用都是無數工作人員的勞動所換來的。
此刻遙遙望去,一條蜿蜒鐵路的兩旁,兩排“熱棒”就好似盡忠職守的守衛一般緊緊的看護着青藏鐵路,它們是中國勞動人民和知識分子智慧與勤勞的結晶。
也是我國科技與工業水平的重要體現,我國青藏鐵路的建設本就是驚世之舉,而這些“熱棒”又是這一壯舉成功的重要因素。
小小的“熱棒”雖然可以用幾分鐘來了解,但卻更要看到這背後科技與知識的力量,正是在這樣一個又一個“小巧”設備的不斷發展中,科技與文明才可以不斷進步。
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