沙漠公路风沙土路基风蚀破坏试验探究

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摘要：近年来，随着我国交通运输业的不断发展，各类公路工程随之不断增多。由于我国沙漠面积较大，加之沙漠化程度较为严重，从而使沙漠公路的建设受到了一定程度的制约，这主要与风蚀等沙害的影响有关。虽然我国对于沙漠公路的研究从未间断，但其中关于风蚀对路基影响的研究却相对较少。基于此点，本文就沙漠公路风沙土路基风蚀破坏试验进行探究。

关键词：沙漠公路；路基；风蚀试验；沙害

Abstract: in recent years, as China's transportation industry development, all kinds of highway engineering then grow. Because our country desert area is larger, more serious and desertification degree, thus make the desert highway construction subject to a certain degree of restriction, the major such as the effect of wind erosion and comprehensive relevant. Although our country for desert highway research has never stopped, but among them about research on the effects of wind erosion of subgrade is relatively small. Based on this point, this paper will desert highway subgrade soil erosion damage test sand inquiry.

Keywords: desert highway; Subgrade; Wind erosion test; comprehensive

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

一、沙漠公路沙害的主要形式及具体形成原因分析

与一般地区的自然特征相比，沙漠地区有着自身的特殊性，具体表现在以下两个方面上：一方面是气候条件非常干旱，极个别的地方年降雨量几乎为零，而蒸发量却能够达到几百乃至数千毫米以上；另一方面是温度变化较大。白天沙漠温度基本上在30℃左右，而到了夜间温度接近0℃左右，这是沙漠气候较为显著的特征之一。正是因为这两方面因素的影响，从而导致了风沙的活动过于频发，给公路带来严重危害。

（一）沙害的主要形式

风沙对公路的主要危害形式有风蚀和沙埋。可以说风沙对于公路的危害贯穿于风沙运动的整个过程当中，不同阶段会形成不同形式的危害。其中风蚀是当沙粒与地表脱离的过程中产生的危害，而沙尘暴则是在沙粒的频繁移动过程中产生的危害，沙尘暴会降低行车的能见度。当沙物质再次堆积以后，便会形成沙埋。

（二）产生沙害的具体原因

导致沙害形成的因素较多，大致可归纳为人为因素和自然因素两方面。

1.自然因素。主要包括风和沙源，其中风是诱发风沙危害的动力源头，而沙则属于物质基础。一般情况下，在较为干旱的半荒漠及荒漠地区，沙害的形成与自然因素的影响有直接关系。

2.人为因素。在植被相对比较稠密的半湿润草原地区和半干旱干草原地区，沙害的形成多是由于人为因素造成的，具体有如下几个方面：其一，农垦不合理、过度樵采及放牧等人为活动使大量的天然植被遭到严重破坏，从而导致土地沙化或流沙再起；其二，由于公路的大量修建，致使风沙流动的连续性被人为隔断，这就相当于在风沙行进的方面设置了一道屏障，从而使风沙流的迁移量、运动形式及路径等性质被迫发生改变，致使形成路基风蚀及沙埋等危害，行车安全也因此受到威胁；其三，公路施工过程中，施工场地及周围便道均会造成公路左右两侧天然植被的大面积损害，这一情况使地表缺乏覆盖层，从而引起固定沙丘活化及草地沙化，风沙的流动速度也会随之加快。正因如此，使原本就比较脆弱的沙区生态环境进一步恶化。此外，公路修建过程中，取土以及弃土不合理也容易引起局部沙害现象。

二、沙漠公路风沙土路基风蚀破坏试验分析

（一）沙漠公路风蚀的基本特征

在探究路基风蚀破坏试验之前，先简要介绍一下风蚀的基本特征。就沙漠公路而言，风蚀是最为普遍的一种沙害形式，风蚀主要有以下两种情况：

1.吹蚀。通常情况下，沙漠公路在建设过程中，路基都是由就地取材的风沙土填筑直接形成的，这种土质的特点是粘性不足、极易松散，在一定风力的作用下，土体中的沙粒容易被风吹走，这就是所谓的吹蚀，其常发生在路基边坡及路肩上。

2.磨蚀。主要是指风沙流中的沙粒在风力的不断作用下，对路基和路面产生的冲击。当地表径流对路基造成侵蚀时，极有可能形成孔穴或是水蚀沟，由于风沙流钻入到孔穴内后会出现旋磨，从而导致路面和路肩下的土体基层被掏空，致使形成塌陷。

在沙漠公路上，风蚀通常会集中在路基的迎风边坡上，风蚀状况主要取决于风向及路基形式，其中边坡上部和迎风路肩的风蚀状况最为严重，在路肩的边缘位置处会达到最大风蚀强度。在高路堤的公路中，常会形成凹凸不平、下缓上陡的风蚀坡面，风蚀量一般为十几厘米，最大时能够达到几十厘米，久而久之整个路肩都会被风蚀殆尽。这一问题的存在不仅造成了养护工作量的增加，同时路基在被不断风蚀后，其宽度会逐渐变窄，从而给行车安全埋下隐患。

（二）试验准备

沙漠公路风沙土路基风蚀破坏试验所采用的风洞机为FDY-1.2型可移动式风蚀风洞机。该风洞机采用直流吹气式，总长度为11.8m，纳入试验段的长度为7.2m，截面积为1.2m×1.0m，边界厚度为15cm。在风洞机内，可以连续调节0～18m/s的风速，在风洞机试验段中央到入口距离6m处，固定直径为4mm的皮托管，并使其开口到风洞底面的距离为60cm。皮托管用于测量风洞试验机内空气在流场内没有经过扰动的风速，该风速为接近试验段入口处的中心风速，通过风洞电机变频调速器可以调节试验风速。由于清水模板具有不易变形、不易吸水、可自由拼装等优点，所以路基风蚀破坏试验选用清水模板作为模型箱，以利于实现不同边坡倾角和路基高度变化。风沙土路基的填料选自于库不齐沙漠边缘，取其地表深度为3～5m处的沙土。路基模型的控制重度应以风沙土的最大干重度为基准，将其均匀、分层装入模型中，并压实。（三）试验结果分析

1.路基高度不同对路基流场造成的影响。在路基边坡坡率调整为1:1时，高度不同的路基其周围的风速和环境风场均产生了变化。路基周围的流场特征随着路基高度的不同而变化。当与路基保持一定距离时，风沙流速度逐渐减慢，在达到路基的迎风坡坡脚处，风沙流会沿其迎风坡向上爬升，直至爬至路基迎风坡坡顶处才会产生增速现象，而后风沙流速度再次回落，当其到达路基背风坡坡脚处，风速便会迅猛减小。由此可总结出，当路基边坡坡率保持不变时，风沙流会随着路基高度的增加，其到路基迎风坡坡脚处的减速特征越为明显，风沙流爬升至坡顶处所产生的增速效果也越加显著，并且当风沙流越过背风坡坡脚处时，风速会急剧减少。这证明，路基高度的变化会对环境风速流场产生一定的扰动作用，从而导致路基迎风坡坡顶吹蚀现象严重，背风坡坡底堆蚀破坏显著。 2.边坡坡率不同对路基流场造成的影响。在路基高度不变的情况下，环境风场会随着边坡坡率的不同而发生变化，坡率越大，其影响越为显著。当边坡坡率调整为1：1.75时，其流场风速的变化较为缓和，路基迎风坡坡顶的吹蚀现象以及背风坡坡底的堆蚀现象不明显。

三、结论及建议

综上所述，本文通过路基风蚀破坏试验进行研究，进而得出沙漠公路路基破坏的基本规律，经分析后发现：路基越高受风蚀破坏越严重。为此，笔者针对风蚀对沙漠公路路基的影响，提出如下几点建议，期望能够有助于降低风蚀对路基的破坏。

1.确定合理的路基边坡坡度，这样不仅能够有效地降低风蚀对路基边坡的影响，从而确保中基具有良好的稳定性，同时还可以进一步减轻工程量，进而达到降低工程造价的目的。

2.在路基高于2.5m时，坡脚应尽可能控制20～40°这一范围内，并以坡度1:1.5～1:2.0为宜。同时建议将边坡坡面设计为流线型坡面，具体可用于流动沙丘较多的地区。

3.低路堤边坡的坡角应缓于1:3.0，在这一前提下，可将路基高度控制1m以内。此类路基可在半固定及固定沙丘较多的地区中应用。

参考文献

[1]依斯木吐拉.沙漠环境对公路及其防沙体系的影响及对策研究[J].西安公路交通大学学报.2010(4).

[2]哈斯.河北坝上地区土壤风蚀物理化性质初步研究[J].水土保持通报.2007(1).

[3]解松芳.包头至磴口段高速公路风蚀沙化路基边坡防护模式评价[J].内蒙古公路与运输.2008(3).

[4]黄清友.沙漠地区路堤周围风速变化对沙害的影响[J].内蒙古科技与经济.2009(3).

[5]韩致文.陈广庭胡英娣姚正义塔里木沙漠公路防沙体系建设几个问题的探讨[J].干旱区资源与环境.2010(2).

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