戈壁風沙流地區有砟道床防沙蓋板防沙效果及技術方案研究

馮威

（1. 中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西 西安 710043；2. 陜西省鐵道及地下交通工程重點實驗室（中鐵一院），陜西 西安 710043）

1 概述

圖1 太中銀鐵路植物防沙

早在1880年，在修建中亞細亞鐵路過程中，就開始了鐵路風沙危害防治的研究，提出在線路兩側建立植被的防護方案。后續國外西哈薩克斯坦鐵路、伏爾加鐵路和我國包蘭鐵路、青藏鐵路、太中銀鐵路、蘭新客專等項目修建過程中，在數值分析[1-3]、調研[4-5]、現場監測[6-7]、風洞試驗[8-9]等方面做了大量工作，逐漸形成了“機械、化學或植物固沙，柵欄、擋風墻、防風林帶阻沙，增加地表粗糙度積沙，運用空氣動力學輸沙，借用機械遮擋導沙，人工或機械除沙”等風沙地區鐵路沿線防沙、治沙技術體系（見圖1、圖2）[10-11]，起到了良好的固沙、防沙、阻沙效果[12]。

圖2 蘭新客專路基阻沙

然而，由于鐵路沙害控制難度大、發生形式多樣化、土壤侵蝕量大、季節性強等特點，鐵路沙害的控制措施和技術仍存在許多問題有待解決和研究[13-14]，尤其是線路積沙影響行車安全、道床積沙降低線路質量、軌頭落沙縮短鋼軌使用壽命等線路服役性能研究工作開展較少[15]。

一般戈壁風沙流地區路基防沙工程措施以減少路基邊坡積沙為主[16]，為此，進一步做好道床防沙措施對于保障行車安全、緩解道床積沙、延長養護維修周期十分必要。

2 防沙蓋板防沙效果數值分析

2.1 數值模擬

2.1.1 風場數值模擬[13，17]

模擬的風場考慮湍流、無熱交換且不可壓縮。基于流場質量守恒方程和動量守恒方程，將湍流運動看作由時間平均流動和瞬時脈動流動的疊加，并在此基礎上引入張量的指標記號，將質量守恒方程和動量守恒方程改寫為：