當你乘坐火車前往青藏高原旅游時,一定會感到奇怪,為什麼在青藏鐵路兩邊插著許多高達2米的鐵棒?
這些鐵棒每隔一米就要插上一根,全程共計約有1.5萬根,據說每一根的造價約為20萬元(數據真實性不可考)。它們全部佇立在青藏鐵路兩側,像無數名堅韌不拔的戰士一樣,堅守和保護著青藏鐵路,從不動搖。
其實,這些鐵棒有一個更加專業的名字,叫做「熱棒」。從外形來看,熱棒全身纏滿了一圈圈像鐵片和線圈一樣的散熱片,這是一種用碳素無縫鋼管制作而成的高效導熱裝置,非常適合于青藏高原的環境。尤其是在解決高原凍土層融化這個世界問題上,熱棒發揮了不可替代的作用。所以,無論是在青藏鐵路還是青藏公路上,熱棒幾乎都是隨處可見的。
那麼,為什麼在青藏高原地區修建道路一定要用熱棒呢?這和青藏高原特殊的地形和氣候條件有很大關系。
青藏高原又被稱為「世界屋脊」,它是我國最大,也是世界上海拔最高的高原,平均海拔在4000米以上。高海拔導致青藏高原的平均氣溫很低,高原凍土層密布,凍土指的是土壤溫度低于0℃且含有冰屑的特殊巖土體。
在冬季氣溫較低的時候,凍土層中的冰晶和土壤緊密結合在一起,讓路基顯得十分堅硬。但是一到夏天,由于高原上缺少云層遮擋,太陽直接照射到地面時,氣溫上升速度很快,就會導致部分凍土層內的冰屑融化,冰水與泥土變得異常柔軟,不利于車輛在路面上行駛。
尤其是,冰融化成水的時候,體積會縮小,導致路基和鋼軌隨之產生凹陷;而等到冬天,這些泥濘的土地再次因為低溫凍結時,體積又會膨脹,導致建在上面的路基和鋼軌被膨脹的凍土頂起。
在凍土的凍結和融化反復交替作用下,路基就會出現翻漿、冒泥、沉降變形現象,使得鋼軌扭曲變形,用不了幾年,花費幾十上百億元修建的鐵路就會報廢了。
據統計,青藏公路有85%的路基病害是凍土融化造成的;有15%是土壤凍結造成的;橋梁和涵洞的病害主要由凍脹引起。由此可見,青藏高原的道路問題幾乎都是凍土導致的。如果不解決凍土問題,就想要修建好鐵路無異于天方夜譚。
自上世紀60年代以來,凍土工程問題就一直是一項世界性難題,而為了解決這個問題,科學家們才特意研制出了「熱棒」。
別看「熱棒」的外表好像就是一根普普通通的鐵棒,但其實在它樸素的外表下,卻蘊藏著常人不知道的精巧設計,它們凝聚了科學家半個世紀的心血。
雖說名字叫熱棒,但其實它更像是一個「冷凍器」,只要[插·入]凍土層下,就能讓凍土不再融化,在地表形成永凍層。
那麼熱棒是怎麼做到這一點的呢?來看看它的內部結構你就清楚了。
熱棒的整體構造分為三部分。
露出地表長約2米的部分叫散熱段,它的外部纏繞著一圈散熱片,可以讓熱棒內部的熱量散發到空氣中。
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