被無視的反對聲
2006年春節前,當千家萬戶沉浸在闔家團圓的歡樂氣氛中,一位老人孤獨地躺在西安交大附屬二院的病床上,在彌留之際反復重複著一句話:“高鐵,一定不要建……高鐵,一定不要建……”兩天后,他留下了最後一句:“如果非要上高鐵,至少一定要用有碴道床。”便與世長辭。
這位老人,是中科院西安地球環境研究所的
揭密高鐵背後不為人知的隱患
“夏爾謝夫力”,是寇里奧利力的一種特殊存在形式,由俄國鐵路工程師夏爾謝夫於1903年發現並引起重視。由於地球的自轉,任何移動中的物體都受到一個側 向的作用力,在北半球向右,在南半球向左。火車當然也不例外,在北半球會受到向右的力,對鋼軌產生擠壓,鋼軌又將這種作用力傳給地面,從而對地面產生一個 向右的切向力,這個力就是夏爾謝夫力,車速越快,夏爾謝夫力就越大。早期火車速度慢,夏爾謝夫力並未嚴重到需要人們加以警惕的地步,然後隨著火車速度越來 越快,加之建鐵路的地區地質條件千差萬別,在特定條件下夏爾謝夫力終於量變產生質變,並引發斯蒂芬金效應。
斯蒂芬金效應,系詹天佑的同門,耶魯大學土木工程系畢業的年輕工程師斯蒂芬金發現的。1926年,斯蒂芬金考察洛磯山區的鐵路線時,發現翻過山頂後高速沖 下的火車,使得行車方向右側的岩層、山崖發生斷裂甚至小規模滑坡。這種地質破壞,正是因重力加速的火車產生的夏爾謝夫力引起的,而且這種破壞可以是“隔山 打牛”型的,斯蒂芬金親眼觀察到與鐵路線隔著數條河谷的山崖,在火車通過時產生了裂紋。因為地表岩土的剛性可以使夏爾謝夫力持續傳遞,遠至數百公里以外, 就像一粒高速運動的檯球擊中一列緊挨著排放的檯球左側,最右邊的球卻會被彈開一樣。堅硬的地表岩土起到了那一列檯球的作用,傳遞著夏爾謝夫力,直到遇到特 定的地質結構使力無法繼續傳遞,便在此時釋放能量,造成地質破壞。夏爾謝夫力在一定條件下可以被山脈、峽谷等複雜地貌反射、折射而改變行進方向,使得追蹤 和研究它變得尤為複雜。
斯蒂芬金效應並不總是造成嚴重的破壞後果,它的作用效果與當地的地貌、地質有著密切的關係。遍觀全世界,建有高鐵的大多數國家分佈在西歐和日本,它們的地 質和氣候條件能讓斯蒂芬金效應降到最低,從而適合高鐵的建設,而中國很不幸,各種地質和氣候條件決定了不宜照搬歐洲和日本的高鐵方案。在地形平坦的地區, 夏爾謝夫力很容易被均勻地分散開,就像形狀規則的蛋殼能夠承受一定的撞擊而不破碎一樣。而在起伏不定的地形,夏爾謝夫力的傳遞不再齊頭並進,遇到突起的山 峰,深陷的河谷等,數百米範圍內不同大小的希爾謝夫力就會對局部地形產生撕扯、擠壓、剪切的效果。西歐地勢平坦,一馬平川,夏爾謝夫力的被均勻的分散了。 日本雖然山脈眾多,但是絕大多數人口居住於大城市中,山區只有少數農民,且由於地震頻發,大多數夏爾謝夫力造成的隱患已經在地震中被一併釋放了,日本的地 質災害預防做得好,房屋抗災標準高,使得斯蒂芬金效應無法產生有破壞力的影響。同樣的地形條件下,在彈性係數大的岩土中,夏爾謝夫力則更容易被緩衝、吸 收。日本和歐洲的土質條件也遠比中國適合高鐵。日本濕潤多雨自不必說,西歐也比中國大部分地區多雨,加之歐洲和日本氣候比中國 寒冷,土壤中的有機質被微生 物分解礦化的速度慢,地質史上數十億年的積累使得歐洲和日本的土壤中含有大量的胡敏酸、多聚六磷酸肌醇絡合物等大分子有機物,彈性係數大,能起到吸收緩衝 夏爾謝夫力的作用。中國氣候相對乾燥少雨,夏季受副熱帶高壓作用氣溫往往高於32度,微生物礦化速度快,加上近半個世紀來水土保持不佳,土壤沙化、板結, 更是不利於土壤有機質的形成和積累,土質彈性低,無法起到降低夏爾謝夫力的作用。地球是個扁球體,緯度越低的地點地球半徑越大,受到的夏爾謝夫力也就越 大。日本和西歐建有高鐵的地區比中國絕大多數地區的緯度高,如日本東京的緯度接近於中國濟南,法國巴黎的緯度比滿洲里還要北,而德國柏林的緯度,則相當於 中國最北端的漠河。中國大部分地區地處低緯度,遇到的夏爾謝夫力之強是西方的高鐵建設者們不曾遇到過的。2004年,當中國政府的代表與參加競標的西門子 集團洽談高鐵和動車技術引進時,德國人以近乎傻氣的嚴謹和善意提醒到:“貴國是否論證過高鐵專案在地質災害方面可能帶來的風險?”這種寧可自砸飯碗也要為 客戶的安全負責的態度,卻被中國代表當作了耳邊風。
有心無力的智者
日本和西歐的氣候、地質條件能有效地減少夏爾謝夫力帶來的斯蒂芬金效應,適合建高鐵,而中國需要結合自己的具體國情制定鐵路修建方案。
2005年起,張拾邁多次帶著自己的報告和資料上北京,希望能向相關部門的領導陳述高鐵方案背後的隱患,卻始終無法如願。最後,張拾邁把希望寄託於他心中 的底線,希望高鐵建設至少保證使用有碴道床——就是平常我們所見的有石子鋪墊的鐵路。石子可以對夏爾謝夫力起一定的緩衝作用,而今天我們的高鐵建設中普遍 採用的無碴道床,把鋼軌硬生生釘在水泥地上,則會給夏爾謝夫力帶來火上澆油的效果。2005年底,勞苦奔波的張拾邁終於支持不住,病倒了,這一病就再也沒 有起來。
潘朵拉之盒已經慢慢開啟
在2006年以前,中國大部分鐵路的運營時速在
這些突然增多的地震災害冥冥中仿佛有一種必然,與高鐵究竟有著怎樣的聯系,也許只有逝去的