物理眼看地铁塌陷 2018年北京地铁高清图

  2008年11月15日下午,一段杭州地铁施工工地突然发生大面积塌陷事故,导致风情大道75米长的路面坍塌,并下陷15米。塌陷区有较深积水,且水位还在缓慢上升。抢险指挥部动用多台抽水泵抽水,经过数小时后,基坑内的积水才下降了半米,仍然较深。本次地铁塌方造成20人伤亡18人失踪。专家对可能导致塌方的原因进行了分析,认为隧道整体形状设计有欠妥之处。地铁站的施工,一般是先在地面做一圈“导墙”,相当于整个地铁站的一个轮廓,拱形结构,然后依照这圈“导墙”做围护结构。施工中,最危险的就是支撑开挖阶段。
  
  情景素材一:
  事故发生后隧道内大量积水,必须首先抽水,同时清理基坑内的钢管支撑。看似简单的方案,实施起来却不那么简单。“里面的水不能全部抽光。”施工现场一位工作人员说,“我们现在最担心的是抽光水以后,里面的压力突然没了,会引起二次坍塌。”事故发生以后,在抽水的同时,消防战士们积极抢救幸存者。消防战士在水下5米处的一辆汽车驾驶室里发现了一名幸存者。由于车子变形扭曲,消防战士只能利用扩张器、剪切器掀开驾驶室。救援人员迅速将驾驶室切开后,再通过担架将幸存者抬到地面。
  1. 事故发生后,被埋于地下的工人应如何求救()
  A. 大声呼救 B. 静静地躺下等人救援
  
  C. 扒开建筑物奋力自救 D. 敲击周围建筑材料求救
  2. 汽车变形扭曲后,消防战士利用扩张器掀开驾驶室说明力可以使_______________;救援时还有一个难题:现场的土质十分松软,重型机械开进相当困难。这是因为____________
  __________________________。
  3. 假设车内无水,车门的面积约为0.5 m2。消防战士在水下5 m处打开驾驶室的门最少需要多大的力?
  4. 隧道断面跨度大,出渣运输量大,作业空间小,机械作业不便,主要由人工挖渣,然后用小车运出。隧道深15 m,长60 m,一车土约250 kg,工人的推力为1 000 N,工人从隧道里推一车土出来要做多少功?
  情景素材二:
  在地下隧道建造过程中要浇筑一些混凝土框架,这个工序只有在排尽水后才能完成。杭州地铁隧道施工时,尝试水下灌筑,分为水下封底和水下直接灌筑两步。水下直接灌筑时,向坑道内注入液态氮使水凝固即可,其优点是施工时间短,减少材料的浪费。
  1. 隧道建造时利用了激光准直技术,其原理是_________
  _________________________;地铁车站的1米黄线是为了防止_________________________________________________。
  2. 简述水下直接灌筑时向坑道内注入液态氮的道理。
  情景素材三:
  事故发生后,杭州市电力部门紧急调运一批柴油发电机运往事故现场用于救援。这种柴油发电机的工作原理为:以风冷四冲程直喷式柴油机为动力系统,带动发电机发电,该柴油发电机说明书的部分内容如下表所示。现用一台该型号的柴油发电机给灾民临时安置区供电,如图1所示,发电机到事故现场的距离是200 m,输电线路中的火线和零线均为单股。
  1. 在施工过程中把隧道建造成拱形的原因是()
  A. 美观 B. 增大空间
  C. 抗压能力强 D. 便于施工
   2. 输电线单位长度的电阻为2.5×10-4 Ω/m,现场的用电器的总功率为44 kW。如现场的救援电器的额定电压为220 V,求:
  (1)输电线路中的电流。
  (2)输电线路损失的电功率。
  (3)发电机实际输出电压。
  (4)该柴油发电机工作过程中,每小时消耗18 kg柴油,柴油完全燃烧产生的内能转化为发电机输出电能的效率是多少?(柴油热值是3.3×107 J/kg)