铁路沿线联合沙障阻风固沙机理的数值模拟研究

目前铁路上常见风沙病害即为风蚀和沙埋,为保证铁路运输安全,基于欧拉-拉格朗日离散模型,对前期已确定设计参数的由透风栅栏及固沙砖沙障的联合沙障优化措施对路堤周围风沙流场积沙分布的防护效果进行研究分析。结果表明:由于透风栅栏的作用,其后风速降低约50%,部分风沙流受阻抬升导致流场4.5 m以上形成风速加速区;透风栅栏与固沙砖沙障联合作用,在距地面近2 m处风速小于5 m/s,有利于沙粒的沉降,路堤上已沉积在表面的沙粒也不易再次移动;路堤顶面风速降低23.5%,更有利于平稳输导风沙流,减少人工清沙频率,提高防沙效益;联合沙障优化措施在参考风速为分别为5.93、10.38、18.67 m/s时均可有效净化来流风沙;联合沙障有效颗粒防护率可达到89%以上,针对粒径d≥0.1 mm的颗粒,3种入口风速的防护率分别为99.9%、93.6%、94.7%。

强风区铁路风沙防治工程最大输沙量与携沙风荷载计算方法

针对强风区铁路风沙流灾害防治工程,开展最大输沙量和强风携沙风荷载2个最关键工程计算问题的研究。结合现场踏勘资料与测试数据,分析风向、风力和持续时间3个影响因素对最大输沙量矢量合成与计算的控制影响,基于优势强风流理论,归纳给出信风型、季风型和对流型3种典型工程风型的输沙量计算方法,并且为准确采集沙样数据,专门设计出能随主风向自动转动的野外自动风导向积沙仪。基于现场测试数据,根据相似准则与量纲和谐原理,推导强风区携沙风单位体积沙砾颗粒流体平均飞跃速度计算公式,用于强风区携沙风冲击荷载计算,计算结果符合工程实际,满足工程计算要求。

兰新铁路百里风区挡沙墙防沙效益研究

基于兰新铁路百里风区十三间房车站附近K1476＋875～K1477＋000沿线的集沙量观测系统，对2009年试验期间该处挡沙墙防沙功能的观测进行分析．结果表明：该地区大风以9、10级为主，集沙量与微地形关系密切，集沙量沿高度方向呈指数递减；地面构筑物的存在改变了风沙流场，挡沙墙上方的积沙量随挡沙墙高度增加而减小，增加挡沙墙高度则挡沙效果显著．路堤与路堑接头处集沙量较大，该处挡沙墙的设计结构应该受到重视，建议加强该地段防沙措施的构筑．研究结果对即将修建的兰新二线提供了一定的借鉴和参考价值，并对完善百里风区风沙流防治工程理论及实践具有指导意义．

斜插板挡沙墙风沙防治现场试验研究

通过对兰新第2双线试验段不同类型挡沙墙前后风沙流场的现场观测,研究斜插板挡沙墙风沙防治原理及效果。研究结果表明:风沙流途经挡沙墙后,会在墙体背风侧出现一个明显的低速沉沙区,斜插板挡沙墙对风能的消减能力要略高于插板式挡沙墙,其风能最大消减率约为86%。挡沙墙的阻沙率随高度的增加呈负相关变化,当高度超过挡沙墙高度后,挡沙墙对上层气流的扰动明显变弱,斜插板挡沙墙的阻沙效果明显优于插板式挡沙墙,2.0m高斜插板挡沙墙的累计阻沙率约为43.32%。风沙流经过斜插板挡沙墙后,大风所携沙砾的粒径百分比会发生一定的改变,沙砾粒径中细组分的含量明显增加,但整体依然以0.1～0.25mm和小于0.075mm粒径的沙砾为主。

南疆戈壁区HDPE板沙障风沙防护机理及效果评价

依托格库铁路风沙防护工程,通过不同类型风沙防护措施前后流场和输沙率的测定,研究新型HDPE板沙障风沙防治机理及效果。结果表明:风沙流途经HDPE板沙障后,会在障后的0.5～10倍沙障高度范围内形成1个明显的绝对低速区,其1/2障高处的最大风力消减率可达94.4%;在沙障高度范围内,阻沙率呈现一定的正态分布,最大阻沙率出现在1/2障高附近;风速与阻沙率呈负相关性,风速越高,阻沙率越低;风速在0～16 m·s^(-1)范围内,单道HDPE板沙障的总阻沙率超过70%;当2道沙障的布设间距为5～15倍沙障高度范围内时,沙障的布设间距与整体阻沙率呈一定的负相关性,但整体差异不明显。