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充气张拉索膜结构之隧道

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  • TA的每日心情
    开心
    2021-10-17 15:41
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    [LV.4]偶尔看看III

    发表于 2021-10-12 21:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
    充气张拉索膜结构也能建隧道?这是真的!在世界最大岛屿——寒冷的格陵兰岛,科学家利用气球,在冰层下建设了坚固又环保的隧道。一起来了解一下吧!



    1967年,
    美国放弃了位于格陵兰岛的一个绝密军事基地,原因是其地下隧道在冰层的重压下坍塌了。

    位于格陵兰岛世纪营址
    一个在冰层中凿出、通向地下城市的隧道出入口

    军方曾在此秘密测试从冰层中发射导弹的可行性

    该地基已在1967年废弃,
    但是随着气候变化,
    基地遗留的废物在200年内将逐渐显现
    在过去……
    格陵兰岛和南极洲的极地工程师使用扁平的木梁或弧形的铝板,在结满冰的墙壁和地板上建造天花板。雪会堆积在天花板的上面并逐渐变硬。然而,随着时间的推移,冰层会慢慢变形并收缩,导致天花板下垂和墙壁收缩,最终可能完全闭合。这也就是在美国的秘密基地——“世纪营”中发生的一切。
    如今!
    北极研究人员设计出了一种创造性的解决方案——在冰层下使用一些“大气球”张拉膜,从而形成结实的又环保的冰层下隧道。



    “气球”准备开始建设隧道

    这一技术的先驱、丹麦哥本哈根大学物理学家JorgenPeder Steffensen说,这个方法就像是在做一个热狗。Steffensen说:“利用吹雪机,我们吹出了一条“隧道”。我们用的是一只巨大热狗形状的气球,我们在它的表面下充气。然后我们再把雪覆盖到这些气球上。”在这里,这些雪就像是“热狗”的调味品。“接下来,气球顶部的雪层就慢慢变硬了。”几天后,气球被放气并被取走,留下的隧道便可以为科学家提供住所、工作室或储物空间了。


    该工法的优势:
    与传统方法相比,气球技术具有几个优势:
    ?由于弓形的固有强度,圆柱形隧道的收缩速度略慢于矩形的强化天花板。在一个由气球形成的测试隧道中,工程师测量的年收缩幅度为25厘米,而传统结构的年收缩幅度为27厘米。



    ?在圆柱形隧道中,任何收缩都可以更容易地进行处理。在没有支撑的情况下,团队成员可以用锯子切割逐渐侵入的墙壁,进而重新扩大房间,并且没有倒塌的危险。


    ?旧技术所需要的金属或木材需要用燃料密集型的货运飞机进行运输,而且比气球重很多倍。在天花板变形后,通常无法从冰层下重新获取支撑材料,因此研究人员必须把它们留在地下,而这项技术则不存在这样的问题,具备环保优势。


    施工过程

    融雪设备安装在隧道穹顶旁。



    使用吹雪机在雪地中开挖出沟槽。



    沟槽顶部封闭前事先安装了管道与通风设备。



    气球在沟槽内展开。



    再将雪填入沟槽,将气球覆盖,并逐渐硬化,形成隧道的穹顶。



    隧道成型后,将气球中的气体放出。



    再进入成型的隧道,安装照明等设备。
    Steffensen于2012年在格陵兰的另一处基地首次尝试了这一技术。去年夏天,他率领一个团队在EastGRIP中建造了一个完整的隧道系统,共部署了8个气球。其中最大的气球长约40米,并且几个气球可以首尾相连地放置从而建造更长的隧道。



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