“要想孩子不鬧,就得讓他吃好、多睡覺。”同樣,解決凍土問題的關鍵是如何讓凍土安安穩穩地“睡覺”。
凍土最上面的一層會在暖季融化,在寒季凍結,被稱為“季節融化層”,它的厚度一般在1.5~4米,就像一層松軟的“新棉被”,是多年凍土的保溫層。盡管它自身會不斷發生凍融,但總的說來起到了一種保溫作用。在這層“新棉被”的保護下,多年凍土是相對穩定的。
修建鐵路路基,首先就要鏟掉表面植被,然后填土壓實地面,這必定會破壞季節融化層,就好像把原來的那層保溫性能適中的“新棉被”,換成了一層硬邦邦的“舊棉被”,這就破壞了多年凍土的穩定性。而且,填筑的路堤成梯形,接受太陽幅射的面積加大,傳入地下的熱量也將增加,這樣凍土就會發生融化,影響鐵路路基的穩定。
在技術上如何解決這個問題呢?我們人類照顧嬰兒時,要想不讓孩子鬧,就得讓他吃好安安穩穩多睡覺。同樣,要想讓凍土睡安穩,就得給它足夠的冷量并盡量保持住它應有的冷量,使它不發生融化或者融化得慢一些。根據這個原則,科學家在設計鐵路路基結構時主要采取了“主動型路基結構”,個別地段則采用了“被動型路基結構”。
所謂“主動型路基結構”,就是采取相應的措施主動為凍土增加冷量儲備;所謂“被動型路基結構”,就是僅僅靠自身的結構抵抗或減少太陽輻射傳給凍土的熱量,以保證凍土不發生融化。
“被動型路基結構”的具體做法是,在已經壓實的地面上再填上一定高度的土,以保證凍土原來的性能不變,或者在一定高度的填土里再加放一些保溫板。不過,被動式路基雖然可以擋住暖季的熱量傳給凍土,但寒季的冷量也被擋在了外面,而科學家期望的是給凍土的冷量越多越好,所以,青藏鐵路更多的是采用“主動型路基結構”