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朱东鹏:又爱又恨冻土情(图)
//www.workercn.cn2014-10-10来源: 西藏日报
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图为青藏公路沿线随处可见的热棒。本报记者 卢明文 摄

  青藏公路格尔木至拉萨段长约1150公里,其中穿越连续多年冻土地区约550公里。多年冻土路段沿线气候环境恶劣、地质条件复杂多变,再加上多年冻土对温度的依赖性及热不稳定性等特性,在全球气候变暖的大背景下,给青藏公路的修筑和安全运营带来了很大的挑战和安全隐患。

  36岁的朱东鹏,是中交第一公路勘察设计研究院有限公司(以下简称“中交一公院”)下设寒区环境与工程研发中心的总工程师。2002年,朱东鹏从中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究生毕业后,到现在的单位工作。那一年,他第一次上高原,到格尔木就有轻微的高原反应,后来到了昆仑山口,高原反应特别严重,只能吸氧。这也是他第一次体验到了高原的“厉害”。

  冻土,是指零摄氏度以下并含有冰的各种岩石和土壤,一般可分为短时冻土、季节冻土以及多年冻土。冻土具有流变性,其长期强度远低于瞬时强度。因此,在冻土区修筑工程就必须面临两大危险:冻胀和融沉。

  朱东鹏介绍说,虽然在加拿大、俄罗斯等国家也存在冻土,但他们均属高纬度冻土,比较稳定。青藏公路沿线纬度低、海拔高、日照强烈,而太阳辐射对冻土有着非同寻常的影响。加上青藏高原年轻,构造运动频繁,并且这里的多年冻土具有地温高、厚度薄、热融发育等特点,其复杂性和独特性举世无双。

  正因为冻土的特殊性,所以朱东鹏他们工作的地方都是高海拔、环境恶劣的观测站。有时甚至一个人在观测站,一呆就是三四个月;长时间吃不到蔬菜、不能洗澡都是常有的事,高原反应更是家常便饭,“苦不可怕,寂寞最难熬。”朱东鹏说,“有时人特别烦躁,可是连吵架的人都找不到。”

  自1954年青藏公路通车以来,在全球气候变暖的大背景下,多年冻土区尤其是高温高含冰量地区路基病害不断发生、发展。到20世纪80年代中期路面黑色化后,由于沥青路面的吸热与封水作用,使多年冻土路段路基病害进一步加剧。青藏高原多年冻土地基的不稳定性已成为公路建设的“瓶颈”。为了解决这些问题,从1973年开始到现在,青藏公路科研工作从未中断过,中交一公院针对青藏高原多年冻土地区公路修筑技术已开展了40余年的持续研究,到朱东鹏这一批人已是第三代了。

  研究表明,青藏公路当年冻土路基的处理措施有很多,总体来说以保护多年冻土为主。按机理归纳总结主要有以下几类:调控传导类,主要措施是使用保温材料,改变路基高度;调控对流类,包括片块石路堤、通风管路基、热棒等技术;调控辐射类,包括改变表面颜色,使用遮阳板(棚)等。

  说起这些专业术语,朱东鹏自己都笑了。他进一步介绍说,“如果把冻土比作冰棍,那就必须尽量减缓这些‘冰棍’的融化速度。”冻土最可怕的特性是“热融冻胀”——遇热融化下沉,路基塌陷;遇冷冻胀变形,把路基顶起来。一沉一胀,严重影响路基的稳定性。

  “木箱里的冰棍,怕融化就拿棉被捂上,修公路也借鉴了这个思路。”朱东鹏介绍说,主要方法有两种——在路基斜坡上铺筑一定厚度的碎石,称为“碎石护坡”;在路基下填筑一定厚度的片石,称为“片石通风路基”。碎石间有空隙,起到通风的作用:冬季从路基中排除热量,夏季可以抵挡热空气,减少热量吸收。

  “棉被的效果并不持久,最好能把冰棍放进冰箱里,热棒就能起到冰箱的降温作用。”朱东鹏说,在青藏公路沿线路基两旁,我们常常能看到一些碗口粗细、高约2米的钢管,这就是热棒。棒体中空,灌有液态氨,在路基下,埋藏5米深。热棒具有单向传热性能:热量只能从地下传到地上。冬季,棒内的液态氨由液态变为气态,带走热量,增加路基冷储量;夏季,热棒则停止工作,保持冻土低温,使其不被融化。

  朱东鹏还介绍说,另外一种“以桥代路”的技术,主要针对极不稳定的高含水量冻土地段,但由于成本太高,在青藏公路上很少使用。

  最后,朱东鹏用“又爱又恨”来描述他对冻土的感情:恨,是因为有冻土的地方,条件都很艰苦;爱,是因为他的工作就是研究冻土,这是他的事业,在极具挑战性的冻土研究中能够找到自己的人生价值。

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