戈壁铁路沿线风沙灾害特征与挡风沙措施及功效研究

满足防沙砾要求 ，或不能发挥防治功能。
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
பைடு நூலகம்
收稿 日期 ：２ １ —５１ ；修订 日期 ：２ １—７１ ０ ００—０ ０ ００—８ 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 （ ０ ０ １ ２ ；科技部专项资金 资助项 目 （ Ｓ Ｅ ２ ０ －ＫＺ 一０ ） ５９８５） ＮＣ Ｔ －０ ７Ｊ Ｘ ２ ９ 作者简介 ：程建军 （９ ９ ，男 ，河北 衡水人 ，副教授 ，博 士。 】 ７ 一）
１ 戈 壁 风 沙 灾 害 特 征及 其 表 现形 式
１ １ 戈 壁 地质环 境 背景 ．
线 路维 护 问题 十分突 出 。为 了抵御 和 防治风 沙 、砾 石 流病 害 ，科研 与运 营部 门在 铁路 的建 设期 与运 营 期 积极修 筑 了多种 防 治工程 措施 ，诸 如 截沙 沟 、挡 沙 堤 、防沙砾 栅栏 、高立 式尼 龙 网栅 栏 等 。这些 工
中
国
铁
道
科
学
第 ３ 卷 １
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 。
１２ 戈壁风 沙地 貌成 因与积沙 规律 ．
２ 戈 壁铁 路 沿 线 既 有 防 风 沙工 程 措 施 功 效研 究
戈 壁沙 害 防治 工程措 施 主要有 实体挡 风墙 （ 土
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 ，蒋 富强 ，杨印海 ，薛春 晓
（．石河 子大学 水利建筑工程学院 ，新疆 石河 子 １ ８２０ ； ３ ０ ３
２ 中铁 西 北 科 学 研 究 院有 限公 司 科 研 所 ，甘肃 兰 州 ７ ０ ０ ） ． ３ ０ ０
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 ４ ・ ～ 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 。 １ｍ ｓ ‘
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 ：Ｕ２ ３ １ ４ １． ５ 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
围广泛且 十分严 重 ，途径 戈壁 强风 区 的铁路 安全 与
第３卷， ５ １ 第 期 ２ ０ １０年 ９月
文 章 编 号 ： １０ —６ ２ （０ ０ ５０ １—６ ０ １４ ３ ２ １ ）０—０ ５０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ ＡＹ Ｃ１ ＩＷ Ｓ ＥＮＣＥ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ５ １３ ．
Ｓ ｐｅ ｅ ，２ １ ｅ ｔ ｍｂ ｒ ００
尔 盆地边 缘 及 吐鲁番 盆地 ，戈 壁地 貌分 布广 泛 。戈 壁地 区的表层 结构 如 图 １所示 。石 油地震 勘探 研究 人员 基 于地 震勘探 数 据及测 井 资料 揭示 出戈壁 表层 地质 结构 具有 沉积 构造 的分层 特征 ，戈 壁地 区表层
主 ，致使 防 沙砾工 程结 构 物不 能有 的放矢 ，或 不 能
障 、锦 纶 网栅 栏 、挡沙堤 截沙 沟等 。这些 工程措 施
虽然发挥 了一定 的遮挡 、阻 固功效 ，并起 到 了一 定
部 和背风 侧风 速减弱 带 ，厚 度在 几米到 几十米 ，积
堤式 、对拉 式 、桩 板 式 、加 筋 土式 ） 、透 风式 挡 风 墙 （ 混凝 土 轨枕板 式 、桥 梁 上 泄 风 式 ） 、草 方 格 沙
戈 壁地表 开 阔平 缓 ，风蚀地 貌发 育 ，低 山丘 陵 长期受 强风 的吹蚀形 成奇 特 的地 貌 ，主要为 风蚀 谷
地 、风蚀 残丘 、雅丹 地形 。强 风携带沙 砾沉 落于 风 速 减弱 的地带 ，形成 堆状 积沙 和片状积 沙 。 堆状 积沙 形成 过 程 ：当风携 沙 砾 经 过低 丘 时 ， 由于 山丘的屏 障作用 ，沙砾 沉落 于 山丘 的迎 风侧下
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 与小足 ，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
程 结构 物起 到 了一定 的 防沙砾 效果 ，但 不足 之处 是 由于缺乏 对戈 壁地 区 近地表 风携 沙 、砾石 流运 动 的 本 质认识 ，所 布置 的 防沙砾 工 程结构 物 多 以经 验 为
新疆 大 的地 貌 格局 为 “ 山夹 两 盆” 三 、山系 环 绕着 盆地 ，天 山东 部 又 展 开 为次 一 级 规 模 的盆 地 ， 北 为吐鲁 番 一 哈密盆 地 ，南为 库米 什盆 地 。沿准 噶
部分 为细 质 沙土层 ，部 分地 表 有砾石 分 布＿ 。戈壁 １ ］
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 １ 戈 壁 砾 漠 表 层 地 质 剖 而 图