掘地三尺:城市地下的秘密

作者: Childe

来源: 中科院物理所

发布日期: 2023-09-03 12:03:43

本文探讨了城市地下的设施和建筑,包括其存在的必要性、优点以及建造的挑战。文章还展望了未来地下空间开发的潜力,并提到了《流浪地球》中的地下城概念。

当你⾛在城市的街道上,地⾯上⾼楼林⽴,⻋⽔⻢⻰,⼀派繁华的景象。抬头看天,低头看路,却很少有⼈去想,城市地底下都有些什么?在我们看不到的地下世界,⼜会有怎样的秘密?今天,就让⼩编带领⼤家“掘地三尺”,来深挖那些城市地下的结构和建筑吧!

城市地下设施是城市的重要组成部分,包括了各种管线、下⽔道、地下通道、地下停⻋场、地下商场等等,某些⼤城市还有地铁。这些设施的存在对于城市的运⾏和发展⾄关重要。开上挖掘机,让我们⼀起在城市的地⾯挖呀挖~(纯想象,请勿实操)⽆奖问答:挖掘机技术哪家强?⼁图源 pixabay(向上滑动图⽚开始挖掘)

城市地下居然有这么多地下建筑,那么⼈们为什么要费这么⼤⼒⽓,把它们建在地下呢?

这是因为建在地下的设施有下⾯这⼏个优点:1. 节省⼟地。随着城市的规模扩张,由此带来的建筑⽤地不⾜与城市发展的⽭盾⽇益尖锐,特别是在繁华商业地段,开发地下空间节省了⼟地资源,能够缓解城市⽤地紧张局⾯。⽽且房⼦都建在地下,可以降低地⾯建筑密度,也能扩⼤绿化⾯积,改善地表⽣态环境。2. 缓解交通拥堵。地下垂直空间很⼤,地铁等交通线路⽴体地建在地下,彼此之间交叉较少,互不⼲扰,可以极⼤的节省通勤时间。

3. 防噪⾳,抗⼲扰。地下厚厚的⼟层能隔绝噪⾳和⼀些其他影响,在地下建造住房更安静舒适。另外,⼀些精密科研装置,由于对宇宙线等外界噪声信号敏感,建在深深的地下可以防⽌⼲扰。4. 特殊时期⽤于防护。地下空间相对于地上建筑较为封闭,防御能⼒远⾼于地⾯建筑,并且灾后修复能⼒较强,可以建设成城市的防灾防空空间,⼤⼤的提⾼了城市防空的保障⼒量。5. 冬暖夏凉,节能环保。

地下空间较于地上建筑,通⻛性较差,温差⼩,冬天地下很暖和⽽夏天则很凉爽。这⼀优势节省了对于电⼒资源的消耗,⼀定程度上缓解了⾼峰时期⽤电紧张的局⾯。

最核⼼的原因是,往地下挖他贵啊。普通7⽶深以内的地下室单⽅造价2000元左右,⽽普通100⽶的⾼层建筑,单⽅⼟建造价只需要1000到1500。从建筑设计上讲,建设更深的地下建筑也有困难。

地下建筑的外墙由于侧⼟压⼒和地下⽔压⼒都会随深度增⼤⽽增加,更⼤的压⼒对建材承压和房屋结构设计都是不⼩的挑战,建设超深地下建筑是⼀项耗⼯耗时的⼯程,并且也有⼀定的⻛险。⽽且,地下开发过度,也会降低地⾯载荷,可能给地表的建筑带来塌陷的⻛险。从使⽤功能上来讲,地下建筑的防⽔防潮、通⻛、采光不论对建设还是维护来说也是重点和难点。

即便这些问题得到解决,还要考虑排⽔、排污以及防⽕等问题才能满⾜居住要求,在地下很难达到良好的居住条件。因此,如果是开挖到地下⼏百⽶的居住建筑,以现有技术来说基本上就真的是科幻。

国际建筑界流传这样⼀句话:“19世纪是桥梁世纪,20世纪是⾼层建筑世纪,21世纪是地下空间世纪。

”伴随着地下空间的数量迅速加⼤,我国各⼤中型城市地下空间使⽤的总量规模,已达到世界其他同类城市的前列,中国已经发展成世界上地下空间使⽤的强国。就现有的地下设施建设,我国地下空间使⽤以地下停⻋、地下交通、⼈防疏散为基础,以地下排⽔管道、地铁和地下商业中⼼为侧重点。⽬前,地下城市轨道交通、地下商业、地下停⻋场建设进⼊发展时期。在国产硬科幻⼤⽚《流浪地球》中,⼈类为⽣存⽽建造的“地下城”让⼈印象深刻。

随着城市的发展,地下空间在现代城市发展进程中⽇趋重要。我们到底能建造怎样的地下建筑呢?流浪地球中的地下城⼁图源凤凰⽹。⼀般城市地下空间的开发深度只到100⽶。不考虑实际成本,在1000⽶的深度搞建设,在某种意义上是可能实现的。世界最⾼楼--哈利法塔⼁图源⽹络。向上看,⽬前世界最⾼的⾼楼是迪拜的哈利法塔,标准⾼度828⽶。

向下看,朝着更深处进发,⽬前地球上最深的钻井是俄罗斯的Odoptu OP-11油井,深度12,345⽶。地壳的平均厚度有17,000⽶,再下⽅可能已经都是熔岩,这个深度差不多就是想象中能住⼈的极限了。相⽐之下,地底下的空间更加⼴阔,有更⼤开发的余地,也带给了我们⽆穷想象。

但是除了前⽂涉及的建筑难题,我们不知道更深处还有什么其他难题等着我们...我们不断向⾼空侵占的同时,也在慢慢将注意⼒移⾄地下空间的探索。随着科技的不断进步,也许在不久的未来,地下城市将不再是幻想,甚⾄会出现⼀个个魔幻的“摩地”⼤楼。

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