红一线新建地方铁路联合沙障结构参数优化研究

机械沙障能控制流沙、沉降沙粒,是目前最主要的防风固沙措施。但在风沙灾害频繁发生地区,单一使用一种结构形式的沙障,大量沙粒跃移沙障后还会沿地表向前推进,风沙流控制效果不明显,必须考虑使用多种固沙措施联合的方式。依托红一线新建地方铁路工程,在现场调研基础上,设计使用钢制防风沙网板作为高立式沙障。沿风沙流前进方向,在板后一定间距处,利用当地风积沙为原料,将其固化后制备带孔固沙砖铺设成方格沙障,建立防风沙网板-固沙砖方格联合沙障。针对该联合沙障对风沙流场的影响及其阻挡风沙效果,开展了数值模拟和风洞试验研究,以优化其结构参数。研究结果表明:孔隙率对防风沙网板后不同高度处风速衰减程度影响大,结合现场沙粒起动风速,确定最佳孔隙率为30%;不同风速下,防风沙网板后有效防护距离随风速增大而减小,固沙砖方格沙障与防风沙网板合理间距范围在10H~19H(H为网板高度)。风洞试验中,板后不同高度风速分布与数值模拟结果相吻合,积沙主要出现在防风沙网板周围、防风沙网板与固沙砖沙障之间和固沙砖方格内部;当固沙砖沙障设置为5排、与防风沙网板的间距布设为18H时,固沙砖方格内沙粒沉积率最大、阻沙效果最好。固沙砖方格沙障与铁路路堤预留5 m间距,方便定期清理积沙。

新恩铁路风沙路基平面防护工程试验研究

新恩铁路穿越毛乌素沙漠的活动沙丘和半固定沙丘。为防止铁路路基在风季遭受沙埋,需在路基两侧设置平面防护工程。根据气象风沙监测的结果,选取有代表性的路基地段,分别进行机械固沙辅以植物防护及栽种树枝沙障固沙的现场试验研究。试验结果表明:在流动沙丘段设置规格为1 m×1 m、高度为0.25 m的经编防风固沙网格,网格内种植灌木,并于迎风侧最外侧设置2排高度为1.5 m的高立式沙障;在半固定沙丘试验段选择直径不小于10 mm、长度为55 cm的沙柳树枝沙障固沙(沙柳不小于70%的成活率),并于迎风侧最外侧设高立式沙障。经现场监测,两种措施均能有效降低风速,减少输沙量,达到防沙治沙效果。通过试验,制定了本线风沙路基平面防护的主要措施并推广应用。现铁路已通车多年,防沙效果良好。