戈壁铁路沿线风沙灾害特征与挡风沙措施及功效研究.pdfVIP

第31卷，第5期 中 国 铁 道 科 学 V01．31No．5 2 010年9月 CHINARAII。WAYSCIENCE 文章编号：lOOl一4632(2010)05—0015—06 戈壁铁路沿线风沙灾害特征与 挡风沙措施及功效研究 程建军1，蒋富强2，杨印海2，薛春晓2 (1．石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子832003； 2．中铁西北科学研究院有限公司科研所，甘肃兰州 730000) 摘要：为了掌握戈壁地区线路积沙规律以及戈壁地区铁路既有风沙防治工程措施的功效与不足，对新疆 戈壁地区铁路沿线戈壁风沙地貌、线路沙害的表现形式、既有防风沙流工程措施功效进行实地调查分析与现场 测试。根据戈壁铁路强风现场测试数据计算大风速率残余系数和遮蔽效应系数，分析挡风墙后的风速剖面变化 与流场变化特征。结果表明：对于同一高度挡风墙，其遮蔽效应随着墙后距离的增加逐渐减弱，高点位高程的 速度衰减快于低点位高程的风速衰减，3m高挡风墙在墙后距离5m以内存在低速涡旋积沙区；根据计算，当平 均风速不大于41 m·s1且上风区没有新的沙源补充时，通常设置的3m高挡风墙基本可以阻挡风沙流的运动。 关键词：戈壁铁路；风沙灾害特征；优势强风流；遮蔽效应；风沙流密度；防治措施 中图分类号：U213．154文献标识码：A 新疆戈壁地区具有大风频繁、风力强劲等特 点，致使戈壁地区的风沙、砾石流病害延续分布范 1戈壁风沙灾害特征及其表现形式 围广泛且十分严重，途径戈壁强风区的铁路安全与 线路维护问题十分突出。为了抵御和防治风沙、砾 1．1戈壁地质环境背景 石流病害，科研与运营部门在铁路的建设期与运营 新疆大的地貌格局为“三山夹两盆”、山系环 期积极修筑了多种防治工程措施，诸如截沙沟、挡 绕着盆地，天山东部又展开为次一级规模的盆地， 沙堤、防沙砾栅栏、高立式尼龙网栅栏等。这些工 北为吐鲁番一哈密盆地，南为库米什盆地。沿准噶 程结构物起到了一定的防沙砾效果，但不足之处是 尔盆地边缘及吐鲁番盆地，戈壁地貌分布广泛。戈 由于缺乏对戈壁地区近地表风携沙、砾石流运动的 壁地区的表层结构如图1所示。石油地震勘探研究 本质认识，所布置的防沙砾工程结构物多以经验为 人员基于地震勘探数据及测井资料揭示出戈壁表层 主，致使防沙砾工程结构物不能有的放矢，或不能 地质结构具有沉积构造的分层特征，戈壁地区表层 满足防沙砾要求，或不能发挥防治功能。 部分为细质沙土层，部分地表有砾石分布[1]。戈壁 本文基于戈壁地区铁路沿线大量的实地调查、 定期监测和现场实测的结果，研究戈壁地区铁路沿 线风沙流灾害的主要表现形式与积沙规律，深入分 析戈壁地区铁路沿线既有各种风沙、砾石流病害工 程防治措施的不足，根据测试结果分析挡风墙墙后 风场变化特征，探讨戈壁地区风沙防治工程措施设 计的理论依据及相关定量数据需求。 图l戈壁砾漠表层地质剖面图 收稿日期：20lO一05一lO；修订日期：20lO一07—18 基金项目：国家自然科学基金资助项目；科技部专项资金资助项目(NCSTE-2007一JKZX-209) 作者简介：程建军(1979一)，男，河北衡水人，副教授，博士。 16 中国铁道科学 第3i卷 地区多位于山前冲积扇体缓坡部位，因此其在盆地 四周分布面积较广泛。 2 戈壁铁路沿线既有防风沙工程措施 1．2戈壁风沙地貌成因与积沙规律