盾构机垂直向下挖,能在地壳中挖出一条隧道来吗?

估计这是很多朋友都想过的问题,理论上用盾构机挖穿一个实心球体的可能性是存在的,只要有足够的维护团队和耐心即可,但挖穿地球却是不可能,不过挖穿地壳的可能性却是存在的!

地壳有多厚?地球的结构是怎么样发现的?

地球的大小早在古希腊时代就大致确定了,当时的埃拉托色尼就通过太阳直射与斜射角度,计算出了地球的周长,直径不过是换算一下而已,尽管也存在不少误差,不过1.2万千米左右的直径却也没有相差太多。但了解地球的结构却不是很容易,要到二十世纪初才通过观测地震波的形式逐渐了解。

地壳的厚度

中学地理课上有一个概念叫做莫霍不连续面,这就是以克罗地亚天才地震学家名字安德里亚 莫霍洛维奇命名的一个界面,他通过设置在克罗地亚国内的地震台,用1909年克罗地亚国内地震数据计算出了地震波在岩石层中的传播速度,他的计算表明大约在地下54千米处存在一个纵波和横波突然增加的区域,其实现在我们知道这就是地壳的厚度。当然地壳厚度并不是所有地方都一样的,比如海洋底部大都在10千米左右。

地核的发现

在地球结构的名词中有一个古登堡界面,当然同样的套路,这是加州理工的宾诺古登堡名字命名的界面,他利用世界多地的地震台网数据,发现地震波在穿越地球时候有一个非常奇怪的角度,即地震波的横波和纵波始终存在一个传播角度差,而无法穿透到地球的另一端,而是散射成一个110度和140度的角度,因此古登堡发现了地核的存在,根据两个角度不一样,分成了外地核和内地核。

在地核和地壳之间就是厚厚的地幔,地震波在地幔中传播速度比较均匀,我们现在知道了从地壳到地幔再到地核,随着深度不断增加,温度也是不断增加的,所以这就对各位挖穿地球的伟大计划产生了巨大的威胁。

理论上能挖穿地球吗?挖穿地壳的可能性存在吗?

挖穿地球肯定是不可能啦,大家都知道在软流层以下就是炽热的岩浆,各大火山喷出来的岩浆就是最好的证据,内部炽热的岩浆通过地幔通向地壳到地面的岩浆管道,一直在向上输送这种粘稠而又高温的熔融态物质,在固态的岩层内挖洞并没有什么毛病,但要在这种液态岩浆内部隧道就不可能啦!

关于《地心抢险记》

《地心抢险记》比较有意思,大意是地球液态内核的流动即将停止,流动的内核是地球产生磁场的基本条件,因此磁场消失后地球将面临巨大的风险,比如太阳风即将快速剥离大气,高能粒子将进入地球表面、地面辐射将大大增加等,总之人类末日即将来临(其实没那么可怕,只是地面上不防护的话确实不好呆了)。

因此人类派出一艘穿越地幔的神奇地下飞船,穿越地幔在科学家计算好的位置布置好核弹,并且计算好起爆时间,让其重新流动,这艘神奇的地下飞船使用激光将前方的岩石融化并穿透,穿过后岩浆在飞船后重新弥合,当然这是科幻片,先不考虑高温以及飞船的推进问题,我们很难想象有设备能在粘稠的岩浆中穿行,不过看看即可,了解下地球结构还是挺靠谱的。

那么地壳能穿透吗?

用盾构机来穿透地壳,其实是一个比较靠谱的想法,只不过盾构机需要做大幅改进,因为现代盾构机都是水平掘进的,改为垂直后这个机械结构需要做大幅度改进,比如这个渣土或者岩屑如何出就是一个大问题!

盾构机工作示意图

盾构机的工作有如下几个流程:

切削岩石或者泥土的刀盘旋转(两者刀盘是有区别的),输送带将切下的泥土带走运输到得后方

保持切削面与泥土舱的压力平衡(软土面需要保持压力平衡,岩石层不需要),保证工作面部不坍塌,并且保证泥土正常输送。

盾构机切削面移动后直接拼装管道,保证盾构机所经之处为成型隧道。

现有的盾构购机结构是水平或者稍稍有一些倾斜的工作方式,将其更改为垂直掘进的话并非没有可能,所以如果要挖穿地壳的话确实是有可能的,但向下掘进必须要考虑一个问题,尽管地壳层并没有岩浆,但并表示没有高温,由于陆地的地壳太厚,可能需要向海洋底部地壳掘进,那么防水就是一个超级问题。

向下掘进时高温又是另一个问题,因为现代盾构机工作深度最多也就几十米或者上百米,从来没有在数千米深度工作过。所以散热也需要重新设计,不知道能不能解决数十几千米深度时数百度高温的问题,另外还有一个令人丧气的问题是如何解决地下空穴,因为当年科拉深钻孔在遇到这种区域时钻头掉落,出现了重大事故,相信盾构机碰到这种区域时将遇到同样的难题。

不过种花家不负责解决问题,仅仅是理论上可以挖穿地壳而已,至于难题怎么解决并不是种花家考虑的问题,因为从来都没有人真正想过要用盾构机挖穿地壳,科拉深钻孔不过是钻井而已,花了数十年才挖了122262米,而美国国人投机取巧打算从海洋钻孔,因为地壳比较薄,结果发现比陆地更难。因为简直就如拿着一根头发丝,却打算穿过一米以外的针孔!