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克服了什麼三大世界性工程技術難題

生活 更新时间:2024-11-24 16:27:44

提起失敗的工程,不知道大家會不會第一時間感到義憤填膺?尤其是在聯想到如今許多豆腐渣工程以後,相信不少人也都會感到十分憤怒。

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隻有速度沒有質量的豆腐渣工程

可事實上,在人類的工程建築曆史之中,就曾經有三大失敗的工程并不完全是由建築師所導緻的。其中最後一個甚至還給後世的建築師們帶來了警示作用,讓後人在修建工程的時候都盡量避免出現同樣的問題。

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建築師是工程的核心

那麼這三大工程分别是什麼呢?慘重的損失背後,又給我們人類帶來了哪些意料之外的效果?本文便會逐一為大家介紹世界曆史上三大著名的失敗工程。在了解了這些工程以後,或許我們就會更加明白,工程的意義究竟是什麼?

瓦依昂大壩

首先是1956年開始動工修建的瓦伊昂大壩,這座大壩位于阿爾卑斯山脈的一處峽谷之中,早在1950年的時候,人們就建議在這個地方修建一座大壩,專門用來發電。對于這項提議,意大利政府在經過商讨以後最終決定通過。在他們看來,隻要将豐富的冰川融水充分地利用起來,那麼意大利國内日益增長的用電需求就一定能夠得到滿足。

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阿爾卑斯山美景

然而在動工之後不久,部分意大利政客卻改變了初衷。在他們看來,如果投入如此巨大的大壩僅僅隻是作為一個單純的水力發電站,未免也太浪費了。與其直接朝着水電站的方向發展,不如讓它同時具備核電站配套設施的能力,即抽水蓄能電站。

為此,負責設計修建大壩的工程師們不得不連夜更改原定的設計修建方案,将原本230米的大壩預定高度提升到了261米,而原定的水庫容量也真正提升了3倍之多。在經過了四年多的努力建造以後,大壩也終于成功建造完成。

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瓦伊昂大壩

可能很多人會想,臨時改變修建方案,甚至将水容量提升到原定的三倍之多,這樣建造出來的大壩會不會太過危險了?要知道水容量增加到三倍之多,其實也意味着水壩所承受的壓力會等比例增長。事實上,對于這樣的情況,大壩工程師早就想好了解決的方案。

為了完成政客們的要求,工程師們将瓦依昂大壩設計為雙曲面拱壩,和我們印象之中的堤壩完全不一樣。在這樣的情況下,水體作用到大壩上的壓力就會被分散到兩側的山體上面。大壩工程師更是自豪地表示,這座大壩完全可以承受設計值11倍的荷載

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單、雙曲面拱壩示意圖

從這裡看來,這座大壩的修建顯然已經獲得了圓滿的成功,可為什麼人們還會将它評選為世界三大失敗工程呢?其實關鍵就在于原本水體作用到大壩上面的壓力,最終作用到了山體上面。

原來在水體上升以後,瓦依昂大壩兩邊的山體就會經常有泥土滑入水庫之中。而由于水庫所在位置的水土都是由石灰石和黏土組成,因此随着水位的上升,黏土就會不斷地吸水并最終形成泥漿。這樣一來,整個山體就會出現深層滑坡的風險。

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泥漿會導緻深層滑坡

面對這樣的危機,當時負責管理水庫的工作人員們也想到了合适的解決方式,那就是控制水位上升的速度,這樣一來,隻要滑坡産生的土石按照相對緩慢的速度進入水中,自然就不會出現事故

隻可惜水庫管理人員這樣想,意大利國家電力公司卻沒有這樣想,為了盡快地完成驗收工作,他們加快了蓄水速度,讓瓦依昂水庫的水位急速上升。更緻命的是,當越來越多的滑坡事故出現以後,意大利國家電力公司卻沒有放在心上。

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滑坡帶來的災難不容小觑

最終,1963年10月9日晚,多達2.6億立方米的土石以120km/h的速度進入水庫之中,瞬間激起滔天巨浪,水庫下遊五個村莊之中2000多位居民,全在毫無預警的情況下被巨浪帶走生命。

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無數居民喪生巨浪

值得一提的是,正是在此次事件發生以後,世界各國才規定了工程建築設計師終生追責的準則。在人們看來,意大利國家電力公司的不當使用雖然占主要責任,但水庫設計師當初沒有認真考慮水庫周邊環境,也應當負一定的責任。

塔科馬海峽大橋

其次就是1940年7月11日正式對外開放的塔科馬海峽大橋,這座在當時世界上排名第三的大型吊橋,一經修建成功便引起了美國全體人民的歡呼雀躍。就當時在美國國内的影響力來看,甚至不亞于我們國家成功修建的港珠澳大橋

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中國的港珠澳大橋

盡管兩者在技術和投入上面沒有任何可比性,但就那個年代的造橋技術來說,塔科馬海峽大橋,在某種程度上也代表了美國的基建水平絕對值得肯定。然而讓所有人都沒有想到的是,正是這座被人們寄予厚望的大橋,卻因為當初修建時資金不足而選擇的修建方式,最終導緻了不可避免的災難發生。

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塔科馬海峽大橋

原來這座懸橋由于自身結構的原因,會在有風的天氣擺動。對于許多不知情的人來說,甚至還會千裡迢迢地趕到這裡,專門體驗大橋的晃動感。而就在1940年11月7日,在時速60公裡的強風侵襲下,大橋最終轟然倒塌,僅僅工作四個月之久的橋梁徹底消失在曆史長河之中,這讓少人都認為是前所未有的災難。

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當年的曆史影像

好在正是通過此次事件,世界各國的工程師們在之後修橋的過程之中,都會提前計算橋梁的固有頻率是多少,避免像塔科馬海峽大橋一樣因為工程而倒塌。而這種共振,其實也就是十分著名的卡門渦街現象

生物圈二号

最後就是我們小時候都在生物課上學習過的生物圈二号實驗,也是美國投資1.5億美元,曆史八年修建了一個全封閉模拟地球生态環境實驗。在這個人造封閉的生态系統之中,八位科學家需要嘗試能否在這個系統之中生存。

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生物圈二号

原本在科學家的預想之中,當這個人造生态系統的各項數據都已經達到和外界一樣的标準之時,實驗一定會進行得十分順利。甚至與其說是在這個生态系統之中工作,還不如說是在這個生态系統之中生活。

然而讓人沒有想到的是,等到實際在生态圈之中生活以後才發現,這裡的氧氣和二氧化碳根本無法達到自行平衡。不僅如此,生物圈2号内的各種水泥建築物,也嚴重影響到了正常的碳循環。在這樣的情況下,各種自然生物以極快的速度走向滅絕,讓科學家們一度感到心灰意冷。

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植物逐漸枯萎

最終,當科學家們自己也再無法堅持繼續在生物圈二号之中生存的時候,“生物圈二号”實驗被正式宣告失敗。而這也證明了就我們人類現如今的科學技術水平來看,人類離開了地球将很難能夠成功生存下來,而地球也絕對是目前人類唯一能夠賴以生存的家園。因此,我們完全有必要保護我們生存的家園,盡量避免繼續對生态環境的肆意破壞。

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保護地球

事實上,就上述三個失敗的工程來看,每一項工程都為後世帶來了深刻的啟發反思,也針對工程設計師制定了相關的章程,倒也是意料之外的效果。

從瓦依昂大壩來看,假設人們至今依舊沒有明白工程設計師對工程的重要性,那麼工程師們隻要将工程設計完成,豈不是就可以當一個無憂無慮的“甩手掌櫃”?這樣一來,工程的安全性絕對很難得到保證。

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工程設計師是工程安全的守護者

而塔科馬海峽大橋的事故,也同樣告訴我們人類,在修建這類大橋的時候,所謂的晃動感絕對是十分危險的。如果不注重橋梁的共振範圍,那麼同樣的悲劇還很有可能出現在其他國家、其他地區。倘若我們真的不在意地球這個家園,那麼未來的我們将何去何從,誰能給出正确的答案呢?

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