在上面的视频中，一辆卡车壮观地撞向一块巨石。为了科学。虽然这似乎是一种只有10岁的孩子才会梦想的实验，但撞击背后的原因却关系到生死存亡。
该视频是宾夕法尼亚州立大学进行并发表在《国际冲击工程杂志》上的一项研究的一部分。该研究由美国国务院资助，其目的是开发一种快速简便的方法来确定天然巨石是否可以用作安全屏障。
尽管研究人员不愿透露他们被要求模拟的确切地点，但国务院在海外拥有许多希望尽可能高效地加以保护的前哨基地。效率的一部分在于确保他们能够充分利用现有地形。
“如果你要在多岩石的山区建造东西，而那里有大量天然巨石需要搬走，你得把它们放到某个地方，”该研究的作者之一亚历山大·艾伦·布朗说。与其仅仅丢弃这些巨大的岩石，或者仅仅依赖人造安全屏障（这是一项昂贵且耗时的工程），国务院想知道是否可以利用天然巨石作为安全屏障，以阻止像卡车这样的车辆撞向建筑物。
“事实证明，要让一块巨石埋在沙子里并发挥作用，它需要非常大。非常、非常大，”布朗说。现任拉斐特学院的布朗与其他研究人员合作，包括马克·凯斯克、肖恩·布伦南和宾夕法尼亚州立大学的土木工程师童秋，开发了一个可以在现场小型计算机上使用的计算机模型，以评估巨石是否可以提供保护。以前的模型需要花费数小时或数天时间才能在高性能计算机集群上计算出最终结果。
“对于国务院来说，有时他们只想进行快速评估，”童秋在一份声明中说。“他们可能想临时想出一些办法，作为初步估计。”
在宾夕法尼亚州立大学开发的模型已准备好在现场使用。国务院官员可以查看一块特定的巨石，将其规格输入程序，并在几秒钟内获得关于巨石需要埋多深才能阻止一辆超速卡车，或者它是否根本适合的信息。
“如果你想象把一辆卡车埋在土壤里，然后让它被另一辆卡车撞击，你可能会认为它会停下来。但事实并非如此，”布朗说。
研究人员被要求专注于花岗岩巨石和无粘性土壤。无粘性土壤是指像沙子、砾石或干燥松散的泥土一样活动的土壤，而不是像粘土那样容易粘在一起的土壤。为了测试他们的模型，他们安装了他们能安装的最大一块巨石，并将其安装在宾夕法尼亚州立大学拉森交通研究所的测试跑道上。这块巨石高约11英尺，重达60,000磅，但当一辆重达15,000磅、时速30英里的卡车撞击它时，它仍然发生了旋转。
巨石在土壤中的移动量是决定巨石能否阻止卡车的重要因素之一。如果它旋转得太多，卡车就会将巨石推出地面并继续前进，甚至可能将巨石变成一个坡道，将卡车弹过巨石。这两种情况都不是理想的。
幸运的是，在这种情况下，模型是有效的，虽然巨石在测试跑道上移动了，但它埋得足够深，能够阻止卡车。
“观看碰撞测试是一种令人痛苦的经历，仅仅是现场的噪音和震动，它如此具有冲击力，让你心神不宁，”布朗说。“我想我知道巨石会移动多少，我想我知道卡车会压碎多少，但直到你看到它，你才确定。”
