作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2017/12/27 9:03:40
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墨西哥城下沉导致地铁事故
该研究首次将地表变形与基础设施联系起来

 

随着墨西哥城的下沉,它的建筑开始扭曲变形。图片来源:Josh Haner

本报讯 Dario Solano-Rojas还记得住在墨西哥城的时候,有时乘坐地铁慢得像在爬行。作为美国佛罗里达州迈阿密大学的地球物理学家,现在他明白了造成这些延误的其中一个原因:建立在一个古老湖床上的墨西哥城每年正在下沉30多厘米——这是因为地下水被提取出来供超过2000万居民使用。

根据日前美国地球物理联合会在路易斯安那州新奥尔良市召开的秋季会议上发布的一份基于卫星的新地图,所有的地面运动都对这个城市的地铁系统造成了严重破坏——使铁轨弯曲并导致火车相撞。研究人员表示,这张地图如今可以用来确定未来可能会发生事故的地点。

并未参与该项研究的英国利兹大学地球物理学家Tim Wright说:“这项研究很重要,因为它直接将地表的变形与关键的基础设施联系起来。”

地面沉降被认为与横跨墨西哥城庞大地面和地铁网络(这被称为“集体运输系统”)的各种各样的损坏报告和停电有关。例如,检查人员注意到支撑地面轨道的混凝土柱子出现了裂缝,以及铁轨本身也产生了垂直移动。2015年,一列火车在城市东部大洋洲站的一个斜坡上行驶时撞上了一辆静止的列车,事故导致12人受伤。

“铁轨最初的设计是3%的坡度。”Solano-Rojas说,“但是经过这么多年的下沉之后,斜坡的坡度已经超过了7%,而火车的刹车并不是为这个坡度而设计的。”

如今,Solano-Rojas和他的合作者分析了卫星数据,调查了在墨西哥城将近93公里的地铁轨道是如何下沉的。研究小组使用了来自意大利卫星的数据,该卫星能够从地面反射微波激光脉冲,并记录光返回的时间。

2011年至2012年,科学家利用卫星传送的时间,计算出了达到毫米水平的地面高度的精确值,以及它们是如何随着时间的流逝而变化的。

Solano-Rojas在这次会议上报告说,墨西哥城东部地铁线路的下沉速度比其他地方地铁线路的下沉速度要快得多。研究人员还分析了在大约30米长的轨道截面上,下沉速率是如何变化的。

Solano-Rojas说,这种沉降的差异是造成轨道损坏和事故的真正原因,因为由于某些路段的铁轨下沉速度比其他地方快得多,造成了轨道弯曲和斜坡改变。

随后,Solano-Rojas和他的同事将他们的差异下沉地图与从当地报纸、YouTube和推特上收集到的轨道损坏和事故地点报告联系在一起。结果令人震惊——研究小组发现,东南线A的一部分具有这两方面最多的问题以及最高水平的差异沉降。

该团队表示,这令人担忧,因为政府官员目前正在评估一项计划,将A线延长13公里。研究人员还发现,在2015年发生撞车事故的大洋洲站附近存在高度的差异沉降。

研究人员发现,并不是所有的高差异沉降区都与报告的铁轨损坏或事故有关。但是这些在卫星数据中很明显的地点应该得到监测,因为地面下沉的影响通常需要数年才能显现出来,Solano-Rojas说。“我们看到了未来可能导致问题的迁移。”

加利福尼亚州帕萨迪纳市美国宇航局喷气推进实验室雷达科学家Cathleen Jones说,结果显示,地铁特别容易受到下沉速度高度变化带来的影响。“这些信息可以用来识别地铁系统中需要修复的部分,从而防止事故发生。”

(赵熙熙)

《中国科学报》 (2017-12-27 第2版 国际)
 
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