尽管人类有创造力和聪明才智,但我们仍然远远落后于大自然经过数百万年的进化形成的优雅和有效的解决方案。

这同样适用于建筑物,在那里,动物和植物已经开发出了非常有效的挖掘方法,例如,比现代的隧道机器节能得多,甚至可以自我修复的地基,异乎一般地抵抗侵蚀和地震(是的,我们在这里谈论的是树根)。

研究人员来自世界各地因此寻求灵感自然发展未来的建筑,和研究人员从奥尔胡斯大学和加州大学戴维斯分校的合作已经在科学杂志上发表了一篇文章《Geotechnica关于构建基础的灵感来自于蛇鳞片。

“之前的研究表明,受蛇皮启发的表面几何形状可以根据载荷方向产生不同的抗剪强度。我们在这项研究中进一步了解了这一知识,并调查了不同土壤类型和这些蛇皮表面之间的相互作用,”奥尔胡斯大学土木与建筑工程系助理教授汉斯·亨宁·斯图茨说。

现代桩基通常是通过在地面上打桩、钻孔或推桩来达到建筑物的足够承载能力。

今天,桩通常是预制的二次或圆形截面和承载能力是各向同性(在所有剪切方向相同),由于主要对称,光滑的表面轮廓。

然而,在这项研究中,研究人员对蛇表面不对称的微观结构特征进行了实验,类似于蛇底部的鳞片。这些所谓的腹鳞在形状上拉长,相对光滑,截面形状像一个拉长的直角三角形。

“通过试验高度为0.5毫米、长度为20-60毫米的‘尺度’,我们在实验室条件下,显著提高了我们所检测的介质的承载能力:更具体地说,是不同类型的沙子。该项目的结果表明,与它们随后能够承受的压力相比,具有这种表面模式的桩在安装过程中提供的阻力减少了25% - 50%。”

根据这位助理教授的说法,在优化结构和耐用的基础时,生物学仍然有很多可以帮助我们,他相信未来的建筑将从生物学中找到更多的灵感。

“多年来,进化已经提出了一些非常鼓舞人心的解决方案,从岩土力学的角度来看,还有很多东西需要去获取。我相信,在未来,我们将看到仿生和非常有效的解决方案的重大发展,特别是在锚固、隧道和海洋建筑等领域,”他说。

# # #