高架橋和片石通風(fēng)路基也可以給凍土降溫

高架橋

是當(dāng)鐵路通過高含冰量凍土區(qū)和凍土濕地區(qū)域時,，以橋梁替代路基的方法,，讓鐵路與凍土隔離。如青藏鐵路的清水河大橋就是這樣一座特殊的橋梁,。

片石通風(fēng)路基

片石通風(fēng)路基則是另一種充滿智慧的創(chuàng)造,。片石改變了凍土的不穩(wěn)定性，片石間的孔隙可以透過空氣,，熱空氣上升,，冷空氣下降，在冷氣流的保護下,，凍土就會保持相對穩(wěn)定,。

【試題鏈接】

材料一  多年凍土分為上下兩層，上層為夏季融化,，冬季凍結(jié)的活動層,，下層為多年凍結(jié)層。我國的多年凍土主要分布于東北高緯度地區(qū)和青藏高原高海拔地區(qū),。東北高緯地區(qū)多年凍土南界的年平均氣溫在–1°～1℃,，青藏高原多年凍土下界的年平均氣溫約為–3.5°～–2℃。

材料二  由我國自行設(shè)計,、建設(shè)的青藏鐵路格(爾木)拉(薩)段成功穿越了約550千米的連續(xù)多年凍土區(qū),，是全球目前穿越高原、高寒及多年凍土地區(qū)的最長鐵路,。多年凍土的活動層反復(fù)凍融及冬季不完全凍結(jié),，會危及鐵路路基。青藏鐵路建設(shè)者創(chuàng)造性地提出了“主動降溫,、冷卻路基,、保護凍土”的新思路，采用了熱棒新技術(shù)等措施,。圖8a示意青藏鐵路格拉段及沿線年平均氣溫的分布，其中西大灘至安多為連續(xù)多年凍土分布區(qū),。圖8b為青藏鐵路路基兩側(cè)的熱棒照片及其散熱工作原理示意圖,。熱棒地上部分為冷凝段，地下部分為蒸發(fā)段,，當(dāng)冷凝段溫度低于蒸發(fā)段溫度時,，蒸發(fā)段液態(tài)物質(zhì)汽化上升，在冷凝段冷卻成液態(tài),，回到蒸發(fā)段,，循環(huán)反復(fù),。(1)分析青藏高原形成多年凍土的年平均氣溫比東北高緯度地區(qū)低的原因。(8分)

(2)圖8a所示甲地比五道梁路基更不穩(wěn)定,，請說明原因,。(8分)

(3)根據(jù)熱棒的工作原理，判斷熱棒散熱的工作季節(jié)(冬季或夏季),，簡述判斷依據(jù);分析熱棒傾斜設(shè)置(圖8b)的原因,。(8分)

答案：

(1)青藏高原緯度低，海拔高,，太陽輻射強;(3分)(東北高緯地區(qū)年平均氣溫低于—1℃～1℃,，可以形成多年凍土。)青藏高原氣溫年較差小,，當(dāng)年平均氣溫同為—1℃～1℃時,，冬季氣溫高，凍結(jié)厚度薄,，夏季全部融化,，不能形成多年凍土。(5分)

(2)甲地年平均氣溫更接近0℃,，受氣溫變化的影響,，活動層更頻繁地凍融，(凍結(jié)時體積膨脹,，融化時體積收縮,，)危害路基;(4分)甲地年平均氣溫高于五道梁，夏季活動層厚度較大,，冬季有時不能完全凍結(jié),，影響路基穩(wěn)定性。(4分)

(3)冬季,。(2分)

依據(jù)：冬季氣溫低于地溫,，熱棒蒸發(fā)段吸收凍土熱量，(將液態(tài)物質(zhì)汽化上升,，與較冷的地上部分管壁接觸,，凝結(jié)，釋放出潛熱,，)將凍土層中的熱量傳送至地上(大氣),。(3分)

熱棒傾斜設(shè)置的原因：使熱棒能深入鐵軌正下方，保護鐵軌下的路基(多年凍土),。(3分)

試題分析：

(1)海拔高是導(dǎo)致青藏高原地區(qū)氣溫低的主要原因,。和東北地區(qū)相比，青藏高原地區(qū)緯度較低,，夏季獲太陽輻射量多,，夏季地表溫度高,，凍土層融化。青藏高原地區(qū)地殼運動活躍,，地?zé)豳Y源豐富,。

(2)甲地年均溫高于五道梁地區(qū)，甲地凍土層厚度變化大,，永久凍土厚度較小,，地基土頻繁的凍融不穩(wěn)。甲地更接近亞歐板塊與印度洋板塊的交界處,，地殼活動,，影響路基穩(wěn)定。甲地等溫線分布較密集,，說明當(dāng)?shù)氐匦纹鸱^大,。

(3)冬季高原面上氣溫低，冷凝段溫度低于蒸發(fā)段,，氣態(tài)物質(zhì)在此段冷凝轉(zhuǎn)化成液態(tài)流回蒸發(fā)段,。夏季高原面氣溫較高，冷凝段溫度高于蒸發(fā)段,，蒸發(fā)段物質(zhì)氣化,。傾斜設(shè)置可增加熱棒與地層的接觸面積，對地層溫度的調(diào)節(jié)作用更強,。