中國浩大高鐵工程：開啟了群發性地質災害的魔盒(圖)

發表：2010-10-07 23:30

2006年新年前，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，在彌留之際反覆重複著一句話：「高鐵，一定不要建……高鐵，一定不要建……」兩天後，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張拾邁教授。在中國的高鐵大潮面前，張拾邁是為數不多保持著謹慎、理性的學者。經過全面、細緻的研究，他得出「中國的地質不適合建高鐵」的結論。認為在中國的地質條件下，高鐵產生的夏爾謝夫力將導致嚴重的斯蒂芬金效應，引起群發性的地質災害。在人生的最後幾年，他一直致力於阻止高速鐵路的盲目上馬，他曾多次向鐵道部和國務院寫信表明自己的擔憂，卻屢屢遭到無視。而現在，隨著這一批高鐵線路的陸續通車，張拾邁教授的警告正在漸漸地不幸變為現實。

揭密高鐵背後不為人知的隱患

「夏爾謝夫力」，是科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，系詹天祐的同門，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，斯蒂芬金考察落基山區的鐵路線時，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撞球擊中一列緊挨著排放的撞球左側，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撞球的作用，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布在西歐和日本，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併進，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項目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。張拾邁教授清楚地看到了這一點。年邁的他肩負著對整個國家和民族的責任感，背著沈重的儀器走遍了中國的山川大河，詳細測定了各地的土壤彈性、硬度係數等指標，考察了地形地貌，繪製了無數張地形圖，挑燈夜戰演算夏爾謝夫力的作用模型，計算了數百處可能發生災害的「問題地帶」，並寫成報告，多次致信鐵道部和國務院，陳述了高鐵的風險，卻沒有得到任何回應。張拾邁教授又對世界各國的地質、氣候條件與中國做了詳細的比較，為中國的鐵路發展指明了方向——學習印度的成功經驗：不盲目追求高速度，降低車速以降低夏爾謝夫力，同時以更經濟的手段提高運能。印度地處南亞次大陸，氣候比中國更加炎熱，土壤彈性小，緯度也比中國更低，印度鐵路的夏爾謝夫力也是不容小視的。印度沒有為了政績或者自豪感而盲目提高火車速度，而是從自己的國情出發，降低車速，減小夏爾謝夫力。為了提高因緩慢的車速而降低的運輸效率，印度在單位車次的運輸量上發掘潛力，甚至不惜把車速降到人可以自由攀爬和跳車的地步，讓每一列火車都發揮它最大的運能。張拾邁認為，中國尚有8億農民，他們並不富裕，分散居住於廣大的農村和縣城地區，他們需要享受鐵路帶來的便利，需要與外界聯繫。借鑒印度鐵路的模式，讓火車慢下來，讓農民可以隨時隨地搭車和下車，正是他們所需要的。讓中國最大的群體享受到出行的便利，他們的經濟狀況會隨著與外界的交流而提高，才能提高整個民族的富裕水平和發達程度。在這個問題上，張拾邁教授不僅肩負著中國地質安全的責任感，他也為中國最廣大群體的切身利益發出了自己的聲音。2004年，張拾邁不顧家人的關心勸阻，以無比的責任感，拿著自己微薄的退休金作路費，自費去印度考察鐵路，直到患上嚴重的腸胃疾患，倒在了異國的土地上，吊著輸液瓶被抬回國。在養病期間他也閑不下來，在病榻上寫成《印度國鐵考察報告》，寄給鐵道部和國務院。這份燃燒了一個老人的生命和健康寫成的珍貴報告，卻被上面有意無意的忽略了。

2005年起，張拾邁多次帶著自己的報告和數據上北京，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。

潘多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120公里以下。今天，隨著一批時速220，350，甚至380公里高鐵的建成通車，夏爾謝夫力和相應造成的斯蒂芬金效應相比過去是飛躍性的。自2009年下半年起，中國的地震災害變得異乎尋常的頻繁。

2009年12月16日，武廣高鐵建成通車。2010年2月6日，鄭西高鐵建成通車。2010年5月12日，成灌高鐵建成通車。2010年2月25 日，雲南楚雄發生5.1級地震。4月14日，青海玉樹發生7.1級地震，造成數千死亡。8月7日，甘肅舟曲發生特大泥石流，傷亡慘重。8月14日，四川汶川發生泥石流，造成41人失蹤。2010年4月27日，廣東梅州地陷，出現400平米巨大天坑，深度超90米，四川宜賓更是在7天之內發生數十次地陷，產生26 個深不見底的天坑。7月19日，正值長江洪峰期的九江大堤，發生數百米寬的崩岸。這些突然增多的地震災害冥冥中彷彿有一種必然，與高鐵究竟有著怎樣的聯系，也許只有逝去的張拾邁教授能告訴我們。

来源:土摩托日記

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