專利名稱：一種用石墨烯新材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用石墨烯新材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道，屬于新材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁 ·諾沃肖洛夫，因?yàn)檫@兩位物理學(xué)家“在二維石墨烯材料的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”中取得成功，并從石墨中分離出可以單獨(dú)存在的石墨烯。石墨烯的發(fā)現(xiàn)及其特性引起了世界各國(guó)研究人員的興趣。中國(guó)科學(xué)院、高等院校許多研究人員忙于做石墨烯實(shí)驗(yàn)，寫(xiě)石墨烯論文。江蘇省常州市人民政府更是一馬當(dāng)前，于2011年9月I日出資成立江南石墨烯研究院。常州市委書(shū)記范燕青(無(wú)錫人)指出石墨烯 以其優(yōu)異的性能和巨大的產(chǎn)業(yè)化前景，吸引著國(guó)內(nèi)外眾多專家和院校的關(guān)注，投資石墨烯新技術(shù)的研發(fā)，就能占據(jù)石墨烯新材料科學(xué)技術(shù)的制高點(diǎn)。常州組建成立江南石墨烯研究院，并啟動(dòng)建設(shè)常州市石墨烯科技產(chǎn)業(yè)園，目的就是為了使常州在石墨烯這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中贏得發(fā)展先機(jī)，為常州的轉(zhuǎn)型升級(jí)增添新動(dòng)力。本項(xiàng)專利的發(fā)明人繆同春在北京原石油工業(yè)部工作時(shí)，經(jīng)常乘坐北京地鐵，每年到上海參加太陽(yáng)能會(huì)，也喜歡乘坐上海地鐵，目前，無(wú)錫正在建造地鐵一號(hào)線，無(wú)錫地鐵建造深度在地面以下20米左右，無(wú)錫巨力重工股份有限公司與德國(guó)海瑞克公司聯(lián)合制造的盾構(gòu)機(jī)是世界領(lǐng)先的隧道掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備，盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)一定距離后，挖出的空間需用拼接好的“管片”支護(hù)起來(lái)，使隧道一次成型。目前，中國(guó)建造的在地面至地面以下50米深之間的距離的地層內(nèi)的淺層地下鐵道挖出的隧道空間需用拼接好的鋼鐵“管片”支護(hù)起來(lái)。在地面以下50米深至地面以下5000米深之間距離的地層內(nèi)，地層壓力增加，地質(zhì)情況復(fù)雜，只有用石墨烯新材料或石墨烯復(fù)合材料制造“管片”才能支護(hù)深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁。全世界人口的迅速增加和局部地區(qū)交通的擁擠，光靠淺層地下鐵道已不能解決交通問(wèn)題。先進(jìn)武器的出現(xiàn)，特別是鉆地導(dǎo)彈的鉆地深度的增加，也需要改變單一依賴淺層地下鐵道的格局。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種用石墨烯新材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)一個(gè)研究組在“科學(xué)”雜志中宣布，石墨烯是現(xiàn)在世界上已知的最為堅(jiān)固的材料。他們發(fā)現(xiàn)，在石墨烯樣品微粒開(kāi)始碎裂前，其每100納米距離上可承受的最大壓力達(dá)到約2. 9微牛。這一結(jié)果相當(dāng)于施加55牛頓的壓力才能使I米長(zhǎng)的石墨烯斷裂。中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院明平兵研究員及合作者的計(jì)算結(jié)果表明，預(yù)測(cè)石墨烯的理想強(qiáng)度為110GPa 121GPa，這意味著石墨烯是目前人類已知的最為牢固的材料，厚度約100納米的石墨烯膜，需要施加約兩萬(wàn)牛頓的壓力才能將其扯斷，這充分表明石墨烯比鉆石還要堅(jiān)硬。本項(xiàng)專利的發(fā)明人繆同春提出用石墨烯新材料在地面以下50米深至5000米深的地層內(nèi)，用石墨烯盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)深層隧道，并用拼接好的石墨烯新材料或石墨烯復(fù)合材料制造“管片”支護(hù)深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁。石墨烯新材料的發(fā)現(xiàn)和將來(lái)的大規(guī)模生產(chǎn)，為深層地下鐵道的建造奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。中國(guó)有許多適合建造深層地下鐵道的好地方青藏高原(北緯25° — 40°，東經(jīng)74。一 104° )是世界上最高的高原，平均海拔高度4500米，面積250萬(wàn)平方公里，有“世界屋脊”和“第三極”之稱。黃土高原平均海拔2000米，內(nèi)蒙古高原平均海拔1300米，云貴高原平均海拔1500米，都是建造深層地下鐵道立體網(wǎng)絡(luò)的好地方。毛澤東早就指示“深挖洞”，石墨烯新材料是深挖洞的保障。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)期間，伊軍坦克躲進(jìn)淺層地道，被美軍的電子技術(shù)偵察到停放位置，飛機(jī)發(fā)射鉆地導(dǎo)彈命中坦克，地道不深不管用。在高原和一切具備地質(zhì)條件的地區(qū)建造深層地下鐵道，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)具有重大的意義。石墨烯的電子遷移率不隨溫度而改變，在地層深處，無(wú)論溫度如何變化，石墨烯的 電子遷移率大約都是15000 cm 2 / V· S，電子在石墨烯中的傳輸速度比在硅中快100倍，電子在石墨烯中的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到光速的1/300，深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)和深層地下鐵道石墨烯列車車頭上的深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)由于采用了電阻很小的石墨烯新材料，其電子的運(yùn)行速度大大加快，導(dǎo)電線供電網(wǎng)的輸電速度和通信系統(tǒng)的工作效率大大提高。整個(gè)深層地下鐵道的供電系統(tǒng)和通信系統(tǒng)可以高效運(yùn)行。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
在地面I至地面I以下50米深之間距離的地層內(nèi)建造淺層地下鐵道2，在地面I以下50米深至5000米深之間距離的地層內(nèi)、在淺層地下鐵道2的下方建造深層地下鐵道8 ;由淺層地下鐵道隧道圓壁3、淺層地下鐵道的鐵軌4、淺層地下鐵道導(dǎo)電線供電網(wǎng)5、淺層地下鐵道列車6、淺層地下鐵道通信系統(tǒng)7共同組成淺層地下鐵道2 ；由深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁9、深層地下鐵道的石墨烯鐵軌10、深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)11、深層地下鐵道石墨烯列車12、深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)13共同組成深層地下鐵道8 ；
在深層地下鐵道8的深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁9的內(nèi)部鋪設(shè)深層地下鐵道的石墨烯鐵軌10，深層地下鐵道石墨烯列車12在深層地下鐵道的石墨烯鐵軌10上行駛或停車，在深層地下鐵道石墨烯列車12的上方架設(shè)深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)11，在深層地下鐵道石墨烯列車12的車頭上安裝深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)13 ；
深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)11通過(guò)導(dǎo)電線與深層地下鐵道石墨烯列車12連結(jié)，深層地下鐵道石墨烯列車12通過(guò)導(dǎo)電線與深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)13連結(jié)。深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁9的直徑是6米一 10米。深層地下鐵道8的建造數(shù)量是I條一 10條，每?jī)蓷l深層地下鐵道8之間的垂直安全距離在60米以上。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
在地面以下50米至5000米深的地方、在淺層地下鐵道的下方，用石墨烯材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道可以增加人類在地殼中的活動(dòng)范圍。在地層深處，用石墨烯盾構(gòu)機(jī)鉆出長(zhǎng)距離隧道，在隧道的園壁上，用石墨烯材料建造堅(jiān)固的深層地下鐵道石墨烯隧道園壁，在隧道內(nèi)鋪設(shè)深層地下石墨烯鐵軌，在深層地下石墨烯鐵軌上行駛深層地下鐵道石墨烯列車，深層地下鐵道石墨烯列車的上方架設(shè)能快速輸電的深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)、向深層地下鐵道石墨烯列車供電。在深層地下鐵道石墨烯列車的車頭上安裝高速信息化深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)。下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實(shí)施例作進(jìn)一步描述
在地面I至地面I以下50米深之間距離的地層內(nèi)建造淺層地下鐵道2，在地面I以下50米深至5000米深之間距離的地層內(nèi)、在淺層地下鐵道2的下方建造深層地下鐵道8 ;由淺層地下鐵道隧道圓壁3、淺層地下鐵道的鐵軌4、淺層地下鐵道導(dǎo)電線供電網(wǎng)5、淺層地下鐵道列車6、淺層地下鐵道通信系統(tǒng)7共同組成淺層地下鐵道2 ;由深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁9、深層地下鐵道的石墨烯鐵軌10、深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)11、深層地下 鐵道石墨烯列車12、深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)13共同組成深層地下鐵道8 ；
在深層地下鐵道8的深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁9的內(nèi)部鋪設(shè)深層地下鐵道的石墨烯鐵軌10，深層地下鐵道石墨烯列車12在深層地下鐵道的石墨烯鐵軌10上行駛或停車，在深層地下鐵道石墨烯列車12的上方架設(shè)深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)11，在深層地下鐵道石墨烯列車12的車頭上安裝深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)13 ；
深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)11通過(guò)導(dǎo)電線與深層地下鐵道石墨烯列車12連結(jié)，深層地下鐵道石墨烯列車12通過(guò)導(dǎo)電線與深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)13連結(jié)。深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁9的直徑是6米一 10米。深層地下鐵道8的建造數(shù)量是I條一 10條，每?jī)蓷l深層地下鐵道8之間的垂直安全距離在60米以上。無(wú)錫制造的鋼鐵盾構(gòu)機(jī)是一條總長(zhǎng)78米的鋼鐵長(zhǎng)龍，重400多噸，盾構(gòu)機(jī)通過(guò)最前端的刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)切削泥土向前掘進(jìn)，被切削下來(lái)的碴土運(yùn)至后方的碴土車箱中，再通過(guò)龍門(mén)吊整箱吊運(yùn)到地面上。在地面以下20米深處，盾構(gòu)施工掘出淺層地下鐵道隧道。在青藏高原上建造深層地下鐵道時(shí)，在地面以下1000米深處，進(jìn)行盾構(gòu)施工中，石墨烯盾構(gòu)機(jī)像一條地下巨龍?jiān)诘貙由钐幫ㄟ^(guò)最前端的石墨烯刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)切削巖石向前掘進(jìn)，被切削下來(lái)的碎石運(yùn)至后方的運(yùn)石車箱中，通過(guò)電動(dòng)吊車整箱吊運(yùn)到地面上。在地面以下1000米深處，掘出深層地下鐵道隧道，用石墨烯新材料或復(fù)合材料加固深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁，在深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁內(nèi)鋪設(shè)用石墨烯新材料或復(fù)合材料制造的深層地下鐵道的石墨烯鐵軌，在深層地下鐵道的石墨烯鐵軌上行駛用石墨烯新材料制造的無(wú)比堅(jiān)固的、安全的深層地下鐵道石墨烯列車，在深層地下鐵道石墨烯列車的上方架設(shè)能快速輸電并向石墨烯列車快速供電的深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)，在石墨烯列車的車頭上安裝高效率的深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)，由石墨烯列車向深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)供電?，F(xiàn)舉出實(shí)施例如下
實(shí)施例一
在地面以下500米深的地方，在現(xiàn)有的淺層地下鐵道的下方，用石墨烯新材料建造一條堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道。在地面以下500米深處的地層內(nèi)，石墨烯盾構(gòu)機(jī)鉆出長(zhǎng)距離深層隧道，在隧道的圓壁上，用石墨烯新材料建造堅(jiān)固的深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁，在隧道內(nèi)鋪設(shè)深層地下石墨烯鐵軌，在深層地下石墨烯鐵軌上行駛深層地下鐵道石墨烯列車，深層地下鐵道石墨烯列車的上方架設(shè)能快速輸電的深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)、向深層地下鐵道石墨烯列車供電。在深層地下鐵道石墨烯列車的車頭上安裝有高速信息化深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)。實(shí)施例二
在地面以下1500米深和在地面以下2500米深的地方，在現(xiàn)有的淺層地下鐵道的下方，用石墨烯新材料建造兩條互相連通的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道。在地面以下1500米深和在地面以下2500米深處的地層內(nèi)，石墨烯盾構(gòu)機(jī)鉆出長(zhǎng)距離深層隧道，在隧道的圓壁上，用石墨烯新材料建造堅(jiān)固的深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁，在隧道內(nèi)鋪設(shè)深層地下石 墨烯鐵軌，在深層地下石墨烯鐵軌上行駛深層地下鐵道石墨烯列車，深層地下鐵道石墨烯列車的上方架設(shè)能快速輸電的深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)、向深層地下鐵道石墨烯列車供電。在深層地下鐵道石墨烯列車的車頭上安裝有高速信息化深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用石墨烯新材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道，其特征是，在地面(I)至地面(I)以下50米深之間距離的地層內(nèi)建造淺層地下鐵道(2)，在地面(I)以下50米深至5000米深之間距離的地層內(nèi)、在淺層地下鐵道(2)的下方建造深層地下鐵道(8);由淺層地下鐵道隧道圓壁(3)、淺層地下鐵道的鐵軌(4)、淺層地下鐵道導(dǎo)電線供電網(wǎng)(5)、淺層地下鐵道列車(6)、淺層地下鐵道通信系統(tǒng)(7)共同組成淺層地下鐵道(2);由深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁(9)、深層地下鐵道的石墨烯鐵軌(10)、深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)(11)、深層地下鐵道石墨烯列車(12)、深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)(13)共同組成深層地下鐵道(8)； 在深層地下鐵道(8)的深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁(9)的內(nèi)部鋪設(shè)深層地下鐵道的石墨烯鐵軌(10)，深層地下鐵道石墨烯列車(12)在深層地下鐵道的石墨烯鐵軌(10)上行駛或停車，在深層地下鐵道石墨烯列車(12)的上方架設(shè)深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)(11)，在深層地下鐵道石墨烯列車(12)的車頭上安裝深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)(13)； 深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)(11)通過(guò)導(dǎo)電線與深層地下鐵道石墨烯列車(12 )連結(jié)，深層地下鐵道石墨烯列車(12)通過(guò)導(dǎo)電線與深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)(13)連結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用石墨烯新材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道，其特征是，所述的深層地下鐵道石墨烯隧道圓壁(9)的直徑是6米一 10米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用石墨烯新材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道，其特征是，所述的深層地下鐵道(8)的建造數(shù)量是I條一 10條，每?jī)蓷l深層地下鐵道(8)之間的垂直安全距離在60米以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用石墨烯新材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道，屬于新材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。在地面以下50米至5000米深的地方、在淺層地下鐵道的下方，用石墨烯材料建造的堅(jiān)固高速信息化深層地下鐵道可以增加人類在地殼中的活動(dòng)范圍。在地層深處，用盾構(gòu)機(jī)鉆出長(zhǎng)距離隧道，在隧道的園壁上，用石墨烯材料建造堅(jiān)固的深層地下鐵道石墨烯隧道園壁，在隧道內(nèi)鋪設(shè)深層地下石墨烯鐵軌，在深層地下石墨烯鐵軌上行駛深層地下鐵道石墨烯列車，深層地下鐵道石墨烯列車的上方架設(shè)能快速輸電的深層地下鐵道石墨烯導(dǎo)電線供電網(wǎng)、向深層地下鐵道石墨烯列車供電。在深層地下鐵道石墨烯列車的車頭上安裝高速信息化深層地下鐵道石墨烯通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)E01B2/00GK102758636SQ20121026716
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者繆同春 申請(qǐng)人:無(wú)錫同春新能源科技有限公司