应充分贯彻因地制宜、就地取材的原则。纯风积沙可采用土工布等材料来加固修筑路基，水源缺乏地区的沙基可采用振动干压实技术。沙漠路基高度应遵循满足强度、减轻沙害、保证安全、经济合理等原则，总体采取填方略大于挖方的设计原则。平沙地路段不宜取土，应加以保护。路基设计宜填挖平衡或填方略大于挖方，挖方弃土宜用于填方路基，多余弃土应置于背风一侧的低洼处，距离路堑坡顶不应小于10 m。......
2023-09-22
风积沙路基公路设计、施工与防沙-依托工程观测与分析
【摘要】：图3-37 依托工程10 m宽路堤现场观测和风洞试验相似断面流场对比定量对比分析。
通过室内风洞试验可以获得通过各种公路横断面形式的流场分布图示，并且通过进一步的分析可以获得表达各种横断面输沙、阻沙能力的数学模型，然而这些图示和模型能否真正反映三种类型沙漠形态下公路路基横断面各种形式实际的流场状况和在不同地表植被覆盖条件下的输沙、阻沙能力，有待于进一步修正，在三类沙漠地区选择依托工程进行观测正是为了上述目的而进行的工作。室内风洞试验试验组数巨大，因此依托工程观测验证工作仅选择有代表性的断面形式进行，即分别在塔克拉玛干流动型沙漠新建公路上选择7个断面、在古尔班通古特半固定型沙漠已建成路段上选择6个断面、在毛乌素固定型沙漠新近通车的高速路段上选择5个断面进行观测验证工作。观测设备采用YMZX多功能全自动野外风沙监测仪，该设备由6套风向风速传感器、2套集沙仪、风向风速传感器和数据采集仪及监测车内计算机接收设备构成，见图3-32，数据接收设备具有10个模拟单端通道、8个数字通道和3个计数器通道，每秒钟发送10组数据，精度和自动化程度都较高。
3.3.3.1 流动性沙漠依托工程风沙流观测与分析
2004年10月对塔克拉玛干沙漠南缘新近完工的依托工程各类型断面进行了为期近15 d的观测，观测断面见表3-22。观测指标是每个断面上各观测点0.05 m、0.5 m、1.0 m、2.0 m、3.0 m、5.0 m六个高度上的风向风速以及0.5 m高度以下集沙量和风向风速，观测图示见图3-33，同时采用图3-34所示模式计算1 min的平均风速，作为每个高度的代表风速，根据观测结果可绘制相应的实测断面流场图。
图3-32 野外风速输沙量监测仪
表3-22 塔克拉玛干沙漠依托工程野外监测点
图3-33 横断面观测点布置
A—迎风坡沙地；B—迎风坡坡脚；C—迎风坡路肩；D—路面中心；E—背风坡路肩；F—背风坡坡脚；G—背风坡沙地
1）路堤观测结果与室内风洞试验结果的对比分析
（1）流场对比分析。如图3-35，从现场观测所得到的流场和风洞试验流场对比可以发现，在路堤高度、路堤边坡相近的情况下，实地观测的流场与室内风洞试验绘制的流场图基本相同，不同之处在于实地观测时最大风速远大于12 m／s，使得流场变化更趋激烈，其他断面也有类似结果。
（2）定量对比分析。为了与室内风洞试验结果相对比，将实际观测所得的流场弱风区面积Q p（d）除以30 cm主要输沙层面积D p（d）得到r p。计算图示同室内风洞试验数据分析图3-35。路堤的实际阻沙性能指数可用下式计算：
图3-34 平均风速计算模式
图3-35 依托工程24 m宽路堤现场观测和风洞试验相似断面流场对比
则室内风洞试验模型的室外修正系数K p（d）为
式中 r p（d）——依托试验工程的路堤阻沙能力指标；
r（d）——风洞试验所获得相应路堤的阻沙能力指标。
对国道315线依托工程路堤断面形式观测计算所得到的修正系数见表3-23。
表3-23 国道315线依托工程路堤形式阻沙性能修正系数
定量分析结果表明：
①采用上述分析方法计算室外依托试验工程的路堤阻沙性能指数r p（d），并将其与风洞试验模型的阻沙性能指数r（d）之比作为修正系数K p（d）是一个行之有效的方法。
②平均相对误差在5%左右，证实了风洞试验在交角30°和60°情况下，不同边坡与阻沙性能指数模拟方程的精度较高；在90°交角情况下风洞试验分析结果与野外风沙观测结果略有差异，可采用野外风沙观测的一般规律进行修正，即当公路与风向的夹角每增加22.5°时，路堤弱风区面积增加5%，即公路与风向的夹角每增加22.5°积沙量增加5%。
③24 m宽路堤在30°风向交角的情况下，流场最接近实际情况。
2）流动型沙漠路堑横断面与室内风洞试验结果的对比分析
（1）流场对比分析。如图3-36，从现场观测所得到的流场和风洞试验流场对比可以发现，在路堑深度、路堑边坡相近的情况下，实地观测的流场与室内风洞试验绘制的流场在距中心两侧20 m范围内非常接近，25 m以外有所出入，说明野外实测路堤的两侧地形、地貌条件及风速与风洞内试验条件有所区别，在计算路堤的输沙能力时，要考虑相应的修正。
（2）定量对比分析。将实际观测所得的路堑流场弱风区面积Q p（q）除以30 cm主要输沙层面积
图3-36 依托工程24 m宽路堑现场观测和风洞试验相似断面流场对比
D p（q）得到r p（q）。计算图示同室内风洞试验数据分析图。则路堑的实际阻沙性能指数可用下式计算：
室内风洞试验模型的室外修正系数K p（q）为
式中 r p（q）——依托试验工程的路基阻沙能力指标；
r（q）——风洞试验所获得相应路基的阻沙能力指标。
对国道315线依托工程路堑断面形式观测计算所得到的修正系数见表3-24。
表3-24 国道315线依托工程路堑形式阻沙性能修正系数
定量分析结果表明：在与路堑小交角的情况下，24 m宽路堑实际的阻沙性能与室内风洞试验结果误差较小；而实际8.5 m宽路堑阻沙性能与之相比则误差较大。
3.3.3.2 半流动性沙漠依托工程风沙流观测与分析
2003年9月、2004年4月对位于古尔班通古特沙漠中的依托工程进行了为期20 d的野外考察和野外风沙观测，观测仪器、风沙流速的计算方法与上述流动性沙漠调查相同，观测横断面见表3-25。
表3-25 古尔班通古特沙漠石西—彩南公路不同横断面形式野外观测
（续表）
1）10 m宽度路堤观测结果与室内风洞试验结果的对比分析
（1）流场对比分析。分析图3-37可以发现，古尔班通古特沙漠中的依托工程路堤野外观测横断面的流场与室内风洞试验流场极为相似，区别仅在于依托工程背风一侧25 m以外的流场受周围地形影响，风速等速线变化较为剧烈。
图3-37 依托工程10 m宽路堤现场观测和风洞试验相似断面流场对比
（2）定量对比分析。仍采用流动性沙漠路堤阻沙性能的计算方法计算古尔班通古特沙漠各依托工程试验断面的阻沙性能指数，并进一步计算修正系数K p（d）［式（3-26）］，计算结果见表3-26。
表3-26 古尔班通古特沙漠彩南—石西公路依托工程路堤形式阻沙性能修正系数
定量分析结果表明：在半固定沙漠地区的公路路堤的实际阻沙能力大于室内风洞试验路堤模型的阻沙能力。
2）10 m宽度路堑观测结果与室内风洞试验结果的对比分析
（1）流场对比分析。分析图3-38可以发现，古尔班通古特沙漠中依托工程的路堑观测断面流场与室内风洞试验流场极为相似，区别仅在于试验断面坡顶入口位置的流场较风洞试验模型断面相同位置流场变化剧烈，主要是受坡顶地形或植被情况影响所致。
图3-38 依托工程10 m宽路堑现场观测和风洞试验相似断面流场对比
（2）定量对比分析。仍采用流动性沙漠路堑阻沙性能的计算方法计算古尔班通古特沙漠试验断面的阻沙性能指数，并进一步计算修正系数K p（q），计算结果详见表3-27。
表3-27 古尔班通古特彩南—石西公路依托工程路堑形式阻沙性能修正系数
定量分析结果表明：半固定沙漠中路堑的修正系数均在1以上，说明野外试验断面的阻沙能力大于室内风洞试验模型的阻沙能力，这一点与路堤断面分析的结果一致。
3.3.3.3 固定型沙漠依托工程风沙流观测与分析
2004年3月—2004年4月由新疆气象工程中心和榆靖高速公路管理处组成的风沙流现场观测小组，对位于毛乌素沙漠中榆靖高速公路上的依托工程试验段进行了为期15 d的观测，观测仪器、流速的计算方法与上述流动性沙漠调查相同，调查断面见表3-28。
表3-28 毛乌素沙漠榆靖高速公路不同横断面形式野外监测
1）路堤观测结果与室内风洞试验结果的对比分析
（1）流场对比分析。如图3-39为带有防撞中央隔离带的高速公路路堤的现场和风洞试验流场图的对比图。比较两图可以发现，两个流场的总体分布极为相似，尤其表现在中央隔离带后的流场分布情况。现场观测图迎风侧（左侧）进入路堤范围内的流场与风洞试验略有差别，主要是由于迎风侧附近地形存在一定的起伏，引起进入路基的流场发生变化。
图3-39 依托工程24 m宽路堤中央隔离带现场观测和风洞试验相似断面流场对比
（2）定量对比分析。仍采用半固定型沙漠路堤阻沙性能的计算方法计算毛乌素固定沙漠各试验断面的阻沙性能指数，并进一步计算修正系数K p（d），计算结果见表3-29。
表3-29 毛乌素固定沙漠榆靖高速公路依托工程路堤形式阻沙性能修正系数
定量分析结果表明：固定沙漠中路堤的修正系数均在1.1以上，说明野外试验断面的阻沙能力大于或等于室内风洞试验模型的阻沙能力。
2）路堑观测结果与室内风洞试验结果的对比分析
（1）流场对比分析。如图3-40为35 m宽野外路堑试验工程流场和室内相似模型风洞试验流场图。比较两个流场图可以发现，在路堑范围内的流场分布情况两者极为相似，但在左侧进入路堑位置两者还是具有明显的差异，相比较而言，风洞试验流场具有较大的弱风区；分析其原因发现，风洞试验模型是完全对称的，而实测横断面两侧有80 cm的高度差，是不完全对称的，但这样小的几何尺寸误差仍然在流场中有所反映，说明实地流场野外风沙观测具有良好的精确度。此外还可发现对于路堑断面形式，进风一侧略低于迎风侧，有利于减小整个路堑的弱风区面积。
（2）定量对比分析。仍采用半固定型沙漠路堑阻沙性能的计算方法计算毛乌素沙漠试验断面的阻沙性能指数，并进一步计算修正系数K p（q），计算结果见表3-30。
图3-40 依托工程35 m宽路堑野外现场观测和风洞试验相似断面流场对比
表3-30 毛乌素固定沙漠榆靖高速公路依托工程路堑形式阻沙性能修正系数
定量分析结果表明：固定沙漠中路堑的修正系数均在1.0左右，说明试验断面的阻沙能力与室内风洞试验模型的阻沙能力相当。结合上述定性分析，在不对称的情况下，阻沙能力仍然相当，说明风洞试验弱风区相对较小，这一点在其他断面的观测结果中已得到验证。
通过以上研究，可以得出如下结论：
（1）对比分析室内风洞试验流场图和三类沙漠野外依托工程试验断面的流场图可以发现，在路基断面形状相似时，大多数流场图也相似，仅在路基范围以外存在差异，这种差异是由地形起伏和地表植被覆盖以及沙漠公路施工地段百年板结土遭受破坏影响所致；说明在用室内风洞试验结果计算路基的阻沙性能指数时，需要进行相应的修正。
（2）采用室内风洞试验数据计算阻沙性能指数r的方法，计算室外依托靖榆工程试验路的路堤阻沙性能指数r p（d）、r p（q），并将其与风洞试验相同模型的r（d）、r（q）相比作为室内风洞试验的修正系数K p，是一个衡量两者阻沙性能差别的切实可行的方法。
（3）定量对比分析结果表明：固定沙漠高速公路中央隔离带路堤的修正系数均在1.1以上，说明野外风沙监测断面的阻沙能力大于室内风洞试验模型的阻沙能力；固定沙漠公路中路堑的修正系数均在0.97～1.0之间，说明试验断面的野外风沙监测阻沙能力与室内风洞试验模型的阻沙能力相当或略偏小。
（4）半固定沙漠公路路堤修正系数在1.08～1.13之间，半固定沙漠地区的公路路堤的实际阻沙能力明显大于室内风洞试验路堤模型的阻沙能力；半固定沙漠中公路路堑的修正系数均在1.03～1.05之间，说明试验断面的阻沙能力大于室内风洞试验模型的阻沙能力。
有关风积沙路基公路设计、施工与防沙的文章
- 详细阅读
-
风积沙路基公路设计、施工与防沙有效性分析详细阅读
从图3-1可以看出路基填土高度不宜过高，也不宜低于30 cm。这与风沙流试验的结果较吻合；在30 cm以下的路基，其沙埋概率为100%，与众多资料所介绍的沙区路基不低于30 cm是相符的。在半固定沙丘地区，由于沙源比流动沙丘少，路基高度可选在50～200 cm之间。图3-3 半固定沙丘下不同路基高度的沙埋百分率曲线60～80 cm之间路段被沙埋百分率为75%；在140～180 cm之间的被埋百分率为50%左右。图3-4 流动沙丘的路基高度与沙埋百分率曲线......
2023-09-22
-
风积沙路基公路的设计、施工与防沙详细阅读
先由施工人员将土工格室张拉开，待张拉到位后，土工格室两端用钢钎固定，然后进行路基两侧包边砾石土的灌注施工，待达到设计压实度后再进行中间路槽风积沙的灌注、碾压。2）土工布的铺设对于基底处置完成和路基高度小于3 m的风积沙填筑路基段，铺设复合土工布隔断层，土工布应全路基断面铺设。......
2023-09-22
- 详细阅读
-
风积沙路基公路设计与施工防沙改进详细阅读
通过阿和沙漠公路防沙体系的效应观测，综合养护和施工的因素，对防沙体系的建立提出如下改进措施。防沙栅栏的平面布设应与路线平行，顺应地形、地势，尽量布设在迎风坡中上部。......
2023-09-22
-
防沙路基公路设计施工，适应风积沙运动详细阅读
图2-8 复合沙山地形下的路线线形如果路基高度、边坡及和风向夹角等处理不当，就会对公路造成很大的危害，给养护带来困难。沙漠公路线形应在满足车辆行驶力学、美学及工程造价等要求的同时，顺应风沙流运动规律，和不同类型的沙漠地貌进行很好的环境景观配合，最后结合防沙体系，保证公路畅通。1）平曲线设计原则保持线形简捷连续，线形应与沙漠地形地貌相适应，与周边环境相协调。......
2023-09-22
-
风积沙路基公路设计、施工与防沙成果详细阅读
阿和沙漠公路，从K6＋000～K344＋267路段，沿线风沙地貌以高度2～10 m的中低沙丘为主，因此路线是在远离河道的前提下以长直线区段、大半径平曲线的平面线形布设的，技术指标较高。其间共有平曲线49个，交点转角7°～30°的有40个、占总数的81.63%。......
2023-09-22
-
风积沙路基公路设计、施工与防沙效果评价详细阅读
6.3.1.1 固、阻组合形式下的积沙情况阿和沙漠公路的各种固、阻防风阻沙体系，经过一年多时间使用，已出现不同程度的积沙情况，根据新疆气象服务中心于2008年3月—2009年3月的观测计算，按防风阻沙体系组合的不同及所用材料之各异，其防风阻沙性能之优劣非常明显，见表6-39、表6-40。......
2023-09-22
相关推荐