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听说隧道里有台神秘”时光机“?背后的秘密是……

大道至简 车行轨上
原创
以轨道交通为主题,普及科学知识,弘扬科学精神,传递技术自信。
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傍晚,华交校园里徐徐的微风摇曳着路两旁的香樟,也摇曳着那好奇的孩童心。

“爷爷,待会吃完晚饭,去散步好吗?”小铁咽下最后一口饭,看向爷爷。

爷爷边吃边笑着说,“好,待会爷爷就带你在学校里走走。”

吃完饭,爷爷便摇着蒲扇陪小铁出来散步。

爷爷边走边说,“小铁,你知道爸爸妈妈在哪里工作吗?”

“不是在铁路上嘛,隆隆隆——,有轨道的那种。”小铁摆动着手臂做出火车前行的样子。

“哈哈哈,对呀,那你知道我们国家每一公里的铁路上都有一名华交人吗?”

小铁摇了摇头。

爷爷继续说着,“我们华交人因铁路而生,爷爷曾经也是一名干了几十年的铁路工人,对铁路感情很深,所以我便建议你爸爸报考铁路大学。”

图一

“我知道!家里还有一些爷爷当年铁路上工作的照片,我上次看到啦!”小铁接着爷爷的话说。

“小铁,我们国家蜿蜒十几万公里的铁路线就是靠一代又一代的铁路人建设的。爷爷现在退休了,未来也要交给你们这些后生来建设呀。”

话罢,爷爷走到一处长椅边,对小铁招了招手:“小铁,过来休息一下吧。”

小铁边走边疑问地指着爷爷身后的东西说,“爷爷,你看,那是什么呀?好像一个大炮啊!”

爷爷转头看了看,笑着说,“哦,你说它呀,那是盾构机,来,爷爷和你讲讲。”

爷爷指了指地下:“小铁,你知道城市地底下有什么吗?”

小铁:“哇,有什么?是宝藏吗?”

爷爷:“哈哈,宝藏也有,但更多的是像小蚂蚁一样的东西。”

小铁:“小蚂蚁?那是什么?”

图二

爷爷指着这台庞然大物说道:“就像你看到的这个大大的机器,它叫‘盾构机’。它就好比一把“魔法铲子”,可以把地下的土壤像挖西瓜一样一点点地挖出来,像是穿针引线,把隧道建起来,这样人们就可以像小蚂蚁一样在地下通行,到达目的地啦!”

小铁眨巴着眼睛,兴奋地问道:“那为什么要建那么多隧道呢?”

爷爷蹲下来,用手指在地上比划着,继续解释:“小铁啊,隧道就像是地下马路,可以让汽车、火车,甚至是水管和电缆安全地穿行。有了隧道,人们出行就更方便了,城市里的建筑也更加美丽!”

图三

【知识介绍:盾构机的出现,极大地改进了传统隧道挖掘方式需要大量人力物力的弊端。它不仅提高了隧道挖掘的效率,更大大减少了对周围环境的破坏。其巨大的盾牌和先进的定位系统,保障了工人的安全,同时也确保了隧道的准确位置和方向。盾构机在掘进时,它的外壳能够对刚完成切割的隧道起到支撑作用,这种支撑作用是双重的,它既能承担周围土体的压力,又能抵挡地下水的压力为隧道开挖,排土、衬砌打下了坚实的基础,提升施工稳定性[1]。此外,盾构机还能运用自身的刀盘切割土层,并将切割后的土渣从隧道中输出,极大地提升了隧道挖掘的效率,降低了事故发生率。】

小铁恍然大悟,继续追问:“爷爷,盾构机一次能挖多深的隧道呢?”

爷爷笑了笑,把自己的拳头放在地上,说道:“小铁啊,盾构机就像是一位坚强的勇士,一次可以挖十余米深的隧道,并且不停地向前推进!”

小铁眼里满是好奇:“哇!那它是怎么工作的呢?”

“小铁啊,你知道吗,其实盾构机的工作原理与我们生活中的很多事物都有着奇妙的联系。你见过蚯蚓吗?”

“蚯蚓我见过!”小铁的声音突然放大,“但是蚯蚓不是小虫子嘛,怎么会和盾构机有联系呢?”

“蚯蚓挖土时,它们身体中的肌肉收缩和伸展,就像这样。”爷爷用一只手掌比划着蚯蚓蠕动的样子,“它们不断地扭动身体,将土壤切割和挖掘,从而创造了通风和排水的通道。”

图四

【知识介绍:盾构机是一种用于地下隧道建设的专用设备,其机械设计的科学性对于确保隧道建设的顺利进行至关重要。以下是盾构机机械设计的科学性方面的一些要点:

一、结构设计:盾构机的结构设计需要考虑到受力情况、材料选择、整体稳定性等因素。

二、刀盘设计:刀盘是盾构机的核心部件,直接负责掘进地下隧道。

三、土压平衡系统设计:盾构机在掘进过程中需要应对地下土压力,土压平衡系统的设计对于平衡土压力、保护隧道壁面以及确保工作人员安全至关重要。

四、导向系统设计:盾构机的导向系统用于确保机器沿着预定的隧道轨迹前进,导向系统的设计需要考虑到地下障碍物、地质条件以及机器的稳定性。】

“原来如此!那盾构机也是通过类似的方式来工作的!”小铁的疑问就这样被解开了。

“哈哈,真聪明。”爷爷笑起来,“盾构机的刀盘就像是蚯蚓的身体,通过不断地转动和切割,将地下的土壤挖掘出来。而推进系统则像是蚯蚓的肌肉,推动着盾构机向前行进,同时支撑和稳定刀盘的工作。这使得盾构机能够在地下持续前进,开挖出一条又一条通畅的隧道,就像蚯蚓在土壤中穿行一样,创造出一条条新的地下通道。”

小铁刚解开的眉头又紧锁上了:“爷爷,那挖下来的土怎么办呢?蚯蚓会吃掉土,盾构机也会吃掉土嘛?”

爷爷摸摸小铁的头:“当然不会吃掉土啦,最后,由盾构机的除渣系统负责清除切割和破碎后的岩土碎片,就像小蚯蚓在挖掘土壤时排出的排泄物一样,挖下来的土被传走,隧道里就变得很干净啦。”

小铁听了爷爷的解释,脑海中浮现出一个奇妙的场景:盾构机在地下切割着土壤,发出低沉的轰鸣声和刀盘切割声。土壤被挖掘出来,隧道一点点展现在眼前,就像城市的血脉一样延伸着。他越想就越楞了神,彷佛眼前这台盾构机也开始工作了起来。

一段持久的寂静后,爷爷的眼神里也多了几分恍惚,不知是不是这台机器带他回到了以前:“小铁啊,其实盾构机也是台‘时光机’。“

“时光机?盾构机还可以带我们去到未来嘛?”

爷爷语气中多了几分故事感:“是啊,它在打通隧道时,仿佛在挖掘时光的记忆,每一次前进都是对过去的回顾,在地下开拓出一段段新的历史,它的每一次的穿越,都见证着城市的变迁。它穿越泥土,穿越岁月,为城市的发展留下了无数的痕迹。它可以带我们回到过去,见证城市建设的历史。”

在眼前这台机器旁的草地上,有一只蚯蚓正在开发它的新通道,当地下的土壤被排泄到地表时,这一刻,在这只蚯蚓看来,它好像和这台机器并无差别。

“走吧,孩子,”爷爷拍了拍裤子起身道:“故事讲完啦,咱们该回家咯!”日暮的霞光晕染着爷爷的背影,爷爷忽地停下脚步,深深地回望了眼前的盾构机模型,微风拂过他们的脸庞,带来一丝清凉。

“孩子。”爷爷轻声说道,“盾构机不仅代表了科技的发展,更承载了铁路人的精神。正是这些默默无闻的建设者们,用自己的汗水和智慧,创造了一个个连接城市的隧道,让我们的交通更加便捷、高效。”

小铁听着爷爷的话,心中涌起了一股敬佩之情。他想起了为了建设铁路、隧道而默默奋斗的爸爸妈妈,他们用坚韧不拔的精神和无私奉献的行动,为祖国的基础建设贡献了自己的力量。彼时,他们不仅仅是自己的父母,更多了一个光辉的头衔——“中国铁路人”。

“爷爷,”小铁眼中闪烁着希望的光芒,“我也想成为像你像爸爸妈妈一样的铁路人,为祖国的建设贡献自己的力量。”

爷爷微笑着拍拍小铁的肩膀,鼓励道:“好孩子,中国铁路人的精神就是不畏艰险、不怕困难,勇往直前,为了民族复兴而努力奋斗。只要你坚持不懈、努力学习,你一定能够成为一个优秀的铁路工作者!”

小铁听罢,两步上前,扶着爷爷继续向前归去,心中充满了对未来的希望和憧憬,“哈哈哈哈哈——,孩子,到时候我们家就是‘铁三代’咯!”,爷孙俩搀扶的身影渐没在夕阳的柔光中,唯余爽朗的笑声随风而来……

参考资料:

[1]吴义明.盾构隧道施工机械设备的维护及保养分析[J].中国设备工程,2023(10):72-74.

图片来源:

① 图一、图三(中国铁路)

② 图二(学生拍摄)

③ 图四(陈昆鹏,李建斌,程永龙,谭顺辉,陈世友,郑康泰. 隧道联络通道用盾构机及其联络通道掘进方法[P]. 河南省:CN106437735B,2018-06-01.)

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评论
演绎无限精彩!
大学士级
盾构机是中国铁路发展的缩影,不仅承载了铁路人的精神,更是中国崛起的无限动力。未来的中国,必定会像这复兴号寓意的那样,实现中华民族的伟大复兴!
2024-05-26
科普中国●yling
进士级
伟大的祖国,科技的发展,隧道工程的“得力干将”盾构机,在我们国家轨道交通建设领域发挥着举足轻重的作用。而我们中国铁路人的精神就是为了不畏艰险、不怕困难,勇往直前,为了民族复兴努力奋斗,让我们一起为我们强大的祖国点赞!为中国铁路人点赞!为“铁三代”点赞!
2024-05-26
科普科普知识的摇篮!
太师级
通读这篇文章,通过这个温馨的故事,向我们传达了盾构机的重要性和铁路建设者的辛勤工作,同时也传递了一种对未来的希望和对铁路精神的传承。
2024-05-26