國際上空間最大、埋深最深的
深地實驗室長什麽樣嗎?
地震可以人造嗎?
如何讓自重800多噸
載重可達1350噸的實驗台「振起來」?
由中國科協科學技術傳播中心出品,中央廣播電視總台影視劇紀錄片中心等單位聯合制作播出的系列科學紀錄片【開啟宇宙之門】近期在CCTV-9上映。本片聚焦一系列中國自主研發的大科學裝置,對中國重大科技基礎設施進行了科學解讀,展示了中國重大科技基礎設施建設所取得的成就及這些超級裝備所孕育的重要科研成果。
讓我們一同走進【開啟宇宙之門】第三集【智造地震】,一起看→
第3集 智造地震
世界上有記載的100多次巨大的地震災害中,90%以上的人員傷亡是由於建築倒塌造成的。
抵禦住大地震沖擊的建築,才能成為人們安全的庇護所。
在天津大學北洋園校區,有一個能夠制造地震的實驗室, 這就是國家大型地震工程模擬研究設施,它是能提前測試建築抗震效能的「考官」。
考場是一個20公尺長、16公尺寬的大型振動台台面,面積相當於一個標準籃球場3/4的大小,可以在台面上一比一等比例足尺還原一棟七層樓高的建築物,以實物形式對其內部進行抗震效能測試。
地震大裝置科學工藝部部長劉銘劼:「從20世紀初開始到現在,我們有記錄的所有的地震都可以在這個裝置上進行復現。」
所有的開始,都源於在控制台上輸入一個地震波段。
如何讓這個自重800多噸,載重可達1350噸,堪比「400頭大象」重量的實驗台「振起來」呢?地震大裝置科學工藝部吳昊做了解答:「為了驅動46條作動器的運動,我們設計了一個非常龐大的液壓油源系統。」
每個作動器能夠瞬時出力至少達250噸,相當於50輛滿負荷的中型貨車的重量。
透過作動器的相互配合,模擬橫向、縱向的地震波,讓台面上放置的樓房、大壩等實體模型振動起來。
在實驗中心的另一端,還有一個水上「考場」,長95公尺,寬69公尺的水下振動模擬裝置,面積相當於6個比賽泳池。
大水池裏的核心,是兩個水下振動台,其中一個固定於底部,另外一個可以沿著軌域自由移動,最大跨度可達60公尺,從而為長跨度的涉水工程提供試驗環境,也成為世界上僅有的實作地震波流耦合激勵模擬的試驗平台。
此刻,實驗人員正在造波。燕翔:「我們造個二維波,它的波高是0.2公尺,周期是2秒,造波時間200秒,好,開始造波吧!」
燕翔:「我們這個造波機一共是191塊,每一塊上面有一個軸來共同推動它,就可以實作不同波浪的模擬。」
然而,模擬波浪卻沒那麽容易。
真實的海洋環境當中,波浪會一直傳遞下去,然而在有限的水池空間裏,波浪會受到反射,想要模擬真實海洋環境,必須進行消波處理。
為了避免幹擾,還原真實的水動力環境,科學家在造波機對面設定了消波裝置,讓多余波浪沒了蹤影。
真實的海洋環境除了表面的波浪,還有水下的洋流。所以水下振動模擬裝置還需要造流。
關於時長,燕翔表示:「大概測十幾分鐘,跑船的時候就根據咱們那個目前的測點,進行跑船就行。」
這艘船搭載著聲學都卜勒流速探測裝置,科研人員利用它測試水體的流速情況。
劉銘劼:「我們布置一個混凝土的廊道,在水池的南側和北側各設定了24台水泵。」
24台全貫流潛水泵推動水體,一側水泵向水池註水,另一側水泵將水抽出,從而實作造流。
地震大裝置,搭建開放共享的試驗平台,守護建築更加安全可靠,不斷向科學更深處探索。
一起來看第三集吧
素材來源:中國科協科學技術傳播中心
稽核:張敬一
終審:孟令耘
【開啟宇宙之門】第二集:東方超環 | 解決終極能源問題的答案→