月球熔岩管的局部稳定


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普渡大学的一项研究表明,月球包含许多宽广的地下熔岩管,最高可达5000 m宽,高约1500 m,可以在其中建造地下城市。这样的管子可以保护潜在的居民免受宇宙辐射和表面极端温度的影响。

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在此类管中建造任何东西之前,需要检查熔岩管的内部岩石的完整性,并在发现了局部弱点的地方进行修复。需要减轻岩石或楔形物从管子的后部/屋顶/天花板或墙壁上脱落并掉落在人,植物,设备或建筑物上的风险。

稳定熔岩管内表面任何局部薄弱点的最佳方法是什么?

例如,以下是一些用于为自然结构和工程结构增加稳定性的常用工具和技术:

  • 张紧的电缆螺栓
  • 岩石螺栓
  • 喷浆混凝土
  • 喷射混凝土,钢网和螺栓
  • 通过模板施工而不是喷射混凝土衬砌
  • 聚合物涂料
  • 陶瓷涂料

如果某处濒临倒塌,为什么不在其下建一座城市之前就让它立即倒下呢?
Dave Tweed15年

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@DaveTweed:的确如此,但是坠落现场会造成一个粗糙的斑点,需要将其密封。从1000-1500 m的高处掉落的任何东西都会对其撞击造成损害,甚至是一块小石头。如果不密封坠落现场,则可能会进一步散开岩石,从而产生更大的问题。
弗雷德(Fred)2015年

洞穴是否需要密封才能加压?这样,担心就不会真正落空,而是会爆发出来。我认为透明的聚合物会很酷,但是不确定如何将其固定在那里。
jhabbott

@jhabbott:关于可能的增压的要点。这将促进居住在那里的人们的流动性。答案的一部分可能是在管内建造可以加压的圆顶,并可能提供一些防止落石的保护措施。正如我在对戴夫·特威德(Dave Tweed)的评论中所说的那样,即使落在月球1/3 g范围内,从1000 m +跌落的任何物体也会造成很大的破坏。减少落石的危险仍然是当务之急。作为参与地下基础设施建设的人,我知道维护地下开口表面的完整性是稳定性的关键
弗雷德(Fred)

Answers:


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稳定它的自然方法是对其加压。正常大气压为〜100 kPa。为此,应在熔岩管中插入一个巨大的气密衬里。为了将压力载荷传递到岩壁和密封层,它会比洞穴大一点。必须在引力引起的岩压和内部气压之间设计一个棘手的平衡。这是一项艰巨的工程任务,但看起来比月球下的大型工程更现实。

有益的是,该解决方案将提供较大的可居住空间。

在河床下建造地铁隧道期间,地面工程实践存在先例。

问题提供的图片显示了非常“人造”的横截面。可以使用更逼真的横截面和内部压力来重复进行精美的FEA分析。

陆地熔岩管

陆地熔岩管横切。一些熔岩管的平底通常是后来沉积物的结果。


信封可以分成多个隔离的部分,它们之间具有气闸。
Nick Alexeev 2015年
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