公路沙埋危害成因解析

2023-09-22 理论教育版权反馈

【摘要】：造成公路沙害的原因很多，归纳起来，有自然因素和人为因素两个方面。风是引起风沙危害的动力，而丰富的沙源则是形成风沙危害的物质基础。无论是自然还是人为因素所引起的风沙对公路的沙埋危害，按其成因有二：一是风沙流受阻导致的沙埋；二为沙丘移动导致的沙埋。路堤易发生风沙流危害的，只有在路线为小半径平曲线的地段或紧靠路侧有障碍物的地段。风沙流受阻堆积造成公路沙埋的形成，主要为片状积沙和舌状积沙。

造成公路沙害的原因很多，归纳起来，有自然因素和人为因素两个方面。自然因素主要是风和沙源。风是引起风沙危害的动力，而丰富的沙源则是形成风沙危害的物质基础。一般来说，干旱的荒漠和半荒漠地区，风沙对公路的危害，主要是由于自然因素的影响；而在植被较为稠密的半干旱的干草原、半湿润的草原地区，沙害的发生则往往是人为因素起着重要作用。由于不合理的农垦、过度放牧和樵采等人为活动，破坏了天然植被使流沙再起或引起土地沙化；在公路施工中，大面积破坏线路两侧的天然植被，或者取、弃土不合理，又未及时采取防护措施，均可人为造成沙害。

无论是自然还是人为因素所引起的风沙对公路的沙埋危害，按其成因有二：一是风沙流受阻导致的沙埋；二为沙丘移动导致的沙埋。

1）风沙流受阻沙埋

风沙流受阻沙埋与路基横断面特点有关。风沙流在沿平坦的沙质地表运动过程中，只有因动床沙面引起的摩擦阻力，也即沿程阻力损失，对风力减弱甚微，对沙子的搬运影响不大。但当气流运行过程中遇到路堤时，由于地形的突然变化，就会引起贴地层气流的分离，形成涡旋，增加了局部阻力，使近地面气流速度大大减低，从而削弱了气流搬运沙子的能量，引起多余部分沙子从风沙流中沉落堆积。

野外用丝绸法观测表明，路堤迎风路肩部分分离区是很薄的，厚20 cm左右（图1-41），涡流强度也不大，因而对贴地层风速的减弱作用有限，只是在迎风坡脚和背风坡，分离减速才比较明显。分离减速的大小，与其边坡坡度和路堤高度有关，路堤愈高陡，减速范围愈大。减速区一般迎风坡为路堤高度的3～4倍，背风面为7～8倍（表1-49）。半填半挖的地段和路堑分离显著，涡旋的尺度和强度都较大，减速也较明显（图1-42）。正因为这样，如实际所见，也正是半填半挖的地段和路堑最易积沙，造成沙害；而路堤积沙比较轻微。根据野外风沙流的观测，一定风力的风将有一定的输沙率，在一定的风力作用下，坚实固定的表面（如砂砾路面、沥青路面、水泥混凝土路面等）上的输沙率要比松散沙面上的输沙率大得多。例如315线公路民丰亚通古斯的观测表明，1.5 m高处风速为8.0～8.4 m／s时，砂砾路面上的输沙量要比流沙上大近1倍，前者为6.22 g／（cm·min），后者为3.43 g／（cm·min），在坚实地面上由于产生沙粒（主要是过境沙子）强烈地向高处弹跳，增加了上层气流中搬运的沙量，使下层处于未饱和状态。

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图1-41 路堤迎风路肩附面层分离图（野外用丝绸法测定，根据照片描绘）

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图1-42 半填半挖路段公路模型附面层分离图（模型比例尺1／50；图比例尺1／100）

表1-49 不同高度路堤（边坡1∶1

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注：测点风速的增减百分数，系以堤前旷野不受路堤干扰平地处风速为准，设其０；Ｈ高。

运动的沙粒（跃移）对风起了一种特殊的额外阻力（动沙阻力），沙粒在稳定地表上运动对风所产生的阻力，要比在流沙地表上所产生的阻力要小。所有这些，都有利于风沙流的非堆积搬运。因此，路堤横断面有利于输沙时，路面一般不至于造成较严重的风沙流受阻沙埋危害。路堤易发生风沙流危害的，只有在路线为小半径平曲线的地段或紧靠路侧有障碍物的地段。

风沙流受阻堆积造成公路沙埋的形成，主要为片状积沙和舌状积沙。

2）沙丘移动的沙埋

沙丘移动是风力作用下，沙子在沙丘的迎风坡吹扬、搬运，而在背风坡堆积的结果。沙丘背风坡（落沙坡）是一个稳定、明显的涡流弱速区，来自迎风坡的跃移和蠕移的沙粒在通过丘脊后，都在背风坡的风荫区沉积下来。沙丘的爬越性能很强，因此，一旦沙丘前移到公路，就造成大量的沙子堆积，形成堆状积沙。

公路沙埋危害成因解析

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