(節(jié)選)
2006年7月1日，青藏鐵路格爾木至拉薩段全線(xiàn)正式通車(chē)，標(biāo)志著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略標(biāo)志性工程的順利完成。中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所凍土工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室程國(guó)棟院士在《2007科學(xué)發(fā)展報(bào)告》發(fā)表了題為“青藏鐵路的科技難題”的文章。文章指出，在世界上面積最大、海拔最高的青藏高原上，建設(shè)這樣一條鐵路，建設(shè)者需要克服高原凍土、高寒缺氧和生態(tài)環(huán)境保護(hù)這三大世界性的難題。而凍土問(wèn)題是青藏鐵路成敗的最關(guān)鍵問(wèn)題。
文章重點(diǎn)論述了青藏鐵路建設(shè)過(guò)程中凍土工程問(wèn)題。由于含有冰，凍土對(duì)溫度變化極為敏感，并具有融化下沉性和凍脹性。這些特性造成了凍土區(qū)修筑工程構(gòu)筑物時(shí)，面臨的兩大工程問(wèn)題：凍脹和融沉。在多年凍土區(qū)筑路目前仍是世界性的難題。青藏鐵路所穿越的多年凍土中，高溫凍土(0～–1℃)段長(zhǎng)275km，高含冰量?jī)鐾?>20%)段長(zhǎng)221km，高溫、高含冰量?jī)鐾炼伍L(zhǎng)134km?？梢?jiàn)，在青藏高原多年凍土區(qū)筑路更難。青藏鐵路成敗的關(guān)鍵在路基，路基的關(guān)鍵在凍土，凍土的關(guān)鍵在融沉。根據(jù)青藏公路和青康公路多年凍土區(qū)的研究資料，單純依靠增加熱阻保護(hù)凍土的方法是一種消極的方法。因此青藏鐵路的設(shè)計(jì)思想由“被動(dòng)保溫”轉(zhuǎn)向?yàn)椤爸鲃?dòng)降溫”，采用“冷卻地基”的原則確保路基穩(wěn)定。
文章詳細(xì)地介紹了“冷卻地基”的主要思想以及其具體工程措施。具體工程措施包括：（1）調(diào)控輻射。青藏高原成為地球上大陽(yáng)輻射最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，而遮擋太陽(yáng)輻射能有效地降低地溫。在唐古拉山南無(wú)人區(qū)經(jīng)過(guò)一年的遮陽(yáng)棚試驗(yàn)中顯示，路堤向陽(yáng)路肩的地溫比沒(méi)有遮陽(yáng)板的對(duì)比路堤同樣位置的地溫低3～5℃，顯示了遮陽(yáng)板明顯的降溫效果。（2）調(diào)控對(duì)流。青藏鐵路采用了塊/碎石層、通風(fēng)管和熱管等對(duì)流調(diào)控措施。此外，工程中還采用旱橋的方式調(diào)控對(duì)流。旱橋既遮陽(yáng)，又通風(fēng)，而且有很好的力學(xué)穩(wěn)定性，是保證高溫、高含冰量地段路堤穩(wěn)定的有力措施，同時(shí)旱橋的設(shè)置也為野生動(dòng)物的遷徙提供了通道。（3）調(diào)控傳導(dǎo)。被動(dòng)的通過(guò)調(diào)控傳導(dǎo)保持路基熱穩(wěn)定性的措施主要有加高路基和設(shè)置保溫材料，以增加路基熱阻、減緩融化過(guò)程。主動(dòng)調(diào)控傳導(dǎo)主要采用“熱半導(dǎo)體”的特性，測(cè)試結(jié)果表明，其在融化時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為0.11w/m.k，凍結(jié)時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)為1.2w/m.k，凍、融狀態(tài)下導(dǎo)熱系數(shù)的比值達(dá)到10.9。
文章還指出，在鐵路勘察和設(shè)計(jì)過(guò)程中，線(xiàn)路遵循“能避繞就避繞”的原則，并根據(jù)野生動(dòng)物遷移規(guī)律和習(xí)性，為野生動(dòng)物設(shè)置了33處遷徙通道。全線(xiàn)開(kāi)通后，青藏鐵路列車(chē)上設(shè)置了一系列環(huán)保設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了列車(chē)生活污水污物零排放。通過(guò)這些措施，有效地解決了青藏鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。填補(bǔ)了中國(guó)大型工程環(huán)保建設(shè)領(lǐng)域的多項(xiàng)空白。此外，為解決鐵路建設(shè)中高寒缺氧問(wèn)題，施工單位建設(shè)3臺(tái)大型制氧站，通過(guò)彌散式供氧，使工地海拔相當(dāng)于下降了1000米。此外，建設(shè)單位在沿線(xiàn)建立了三級(jí)醫(yī)療機(jī)，并建立了17座制氧站，配置了高壓氧艙，綜合防治高原病。實(shí)現(xiàn)高原病零死亡，創(chuàng)造了世界醫(yī)學(xué)史上的奇跡。
最后，文章強(qiáng)調(diào)鐵路運(yùn)營(yíng)期間高原凍土、高寒缺氧和生態(tài)環(huán)境保護(hù)三大難題依然存在，其中如何保證路基工程安全、高效運(yùn)營(yíng)是用好鐵路的關(guān)鍵所在。未來(lái)加強(qiáng)鐵路路基地溫、水分以及變形的監(jiān)測(cè)，并結(jié)合氣候變化和工程作用下的凍土變化對(duì)路基穩(wěn)定性的影響，預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)可能病害的發(fā)生、發(fā)展及及時(shí)予以治理將具有十分重要的意義。（摘自中國(guó)科學(xué)院“科學(xué)發(fā)展報(bào)告”課題組撰寫(xiě)的《2007科學(xué)發(fā)展報(bào)告》）
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