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。

多孔固沙砖机械沙障防风固沙效果的风洞试验研究

针对鱼卡至一里坪线新建地方铁路工程,设计了一种多孔固沙砖方格机械沙障作为本线的风沙防护措施。基于风洞试验,通过净风下0°~90°不同铺设角度的沙障风压分布及其变化特点研究,得到最优铺设角度工况;进而在风沙条件下分析了最优工况时沙障的防风固沙效果。结果表明:净风条件下,多孔固沙砖沙障所受风压呈对称分布,沙障边缘处平均风压系数波动较中部位置处大;且沙障所受风压对铺设角度变化敏感,0°~15°铺设角度内,多孔固沙砖沙障平均风压系数稳定,受压较小,是最优铺设角度范围;风沙条件下,在最优铺设角度0°时,障后风速衰减明显,沙粒主要被阻拦在第1排固沙砖前,而穿过孔洞和翻越的沙粒依次沉降在不同排数的方格内;第1排固沙砖后方格内平均沙粒沉积率为116.75 g/(m^(2)·s),占方格总积沙量的88%,固沙效果最明显。