为什么隧道建成后很少会坍塌?用石子模拟原理,有趣的现象发生了

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为什么隧道建成后很少会坍塌?用石子模拟原理,有趣的现象发生了

2023-06-29 04:36| 来源: 网络整理| 查看: 265

要说我国隧道数量最多的城市排名,那当属云贵川了。在过去没有修建高速公路时,走的都是盘山公路。而如今的高速公路上,隧道成为了跨越大山的重要通道,这也让我产生了一个疑惑。

为什么我们几乎没有听说过隧道坍塌的事件,隧道是如何建造的?

先来看一个实验,利用木板拼接出一个正方形桌子,并在下方木板上固定一些螺栓。

随后在内部填满石子用来模拟岩石结构,接着将垫片放在螺栓上拧紧。

此时,将下方的木板撤掉,让石子和钉子镶嵌呈现出悬空状态。

而就是这看似没有支撑的石子层,却轻轻松松的承担起了一个人的重量。而这,就是隧道为何不会坍塌的原因之一。

通常来说,山体隧道的开挖使用的都是钻爆法。

山体被炸开后,工人首先会利用钢拱架,放在山体上方进行固定。并在钢拱架的空隙中,植入钢筋网片进行焊接。

在此期间,还要对山体内部打入锚杆钢筋用混凝土浇筑。如此一来,山体和混凝土钢筋就形成了一个共同受力整体。

而圆弧形的结构其表面张力也最大,这也就意味着它能承受更大的山体重量。这种形势下的隧道使用寿命,一般能长达50年之久。

上面我们说到的是钻爆法开挖的隧道,下面我们再来看看用盾构机挖掘隧道。

观察盾构机,会发现它的外体是一层坚固的硬壳。而这层硬壳就起到了在挖掘过程中,临时支撑隧道的作用。

通过盾构机挖掘的过程,我们能看到当盾构机挖掘前进到管道拼装机这个位置时,就要进行加固隧道的工作了。

此时,管道拼装机就会将一片片管片,拼接到刚刚挖好的隧道内。并且,在管片与管片之间还会用到螺丝固定,以及砂浆填充进行固化。这样,隧道的初步加固就完成了。

随后还会有工人对管道进行二次加固。盾构机一边挖掘一边加固,自然就不需要担心坍塌了。

但不论是哪种方法,挖掘的前提都是要勘探好地质,否则很有可能会发生下面这样的事故。

2010年8月5日,在智利中部的铜金矿里发生了一起举世瞩目的矿难事件,33名旷工被困在688米深的井下长达2个多月。

而发生矿难的原因,则是因为隧道上方的岩石发生了松动,导致大大小小的碎石快速的向下滚落。很快,碎石堵住了所有的逃生出口。

然而幸运的是,在同年10月14日,也就是33名矿工被困的69天后,被成功的全部救了出来。



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