兰新铁路戈壁地区路基周围风沙流运动特征数值分析

运用FLUENT软件,进行兰新铁路戈壁地区路基周围风沙流场数值分析。结果表明,在路基周围风沙流场中,迎风侧坡脚、路基表面附近和背风侧坡脚出现气流运动的相对低速区,迎风侧路肩上方出现气流运动的相对高速区;在相对高速区产生风蚀沙害;在相对低速区产生积沙,且迎风侧坡脚的积沙多于背风侧坡脚。设置不同高度挡沙墙的路基周围风沙流场数值分析表明,流场中的最大风速区由迎风侧路肩上方前移至挡沙墙的上方,减弱了风沙流对迎风侧路肩的风蚀,且积沙大部分落在挡沙墙的前面,跃过挡沙墙的沙粒在挡沙墙和路基之间相对低速旋流的作用下继续跌落。因此挡沙墙的合理高度应满足:气流中大部分沙粒被挡沙墙拦截,在迎风侧路肩处不出现相对高速区,以避免迎风侧路肩产生强烈风蚀,且相对高低速区界线平稳穿过路基表面。     

路堑风吹雪的观测与研究

研究目的:铁路风吹雪灾害中路堑是最易引起雪害的断面型式,有效避免和减轻路堑遭受风吹雪灾害,研究路堑断面型式与风吹雪的关系,对铁路雪害防治具有重要的理论意义与现实意义。研究结论:本文结合现场观测和有限元模拟分析结果,得出路堑内风速总是较小,最易产生风吹雪堆积,路堑越深,在上风向堑坡坡脚处形成的涡旋减速区规模和范围越大,边坡上的临界储雪量越大,风雪流灾害发生的进程相对越慢,边坡越缓,形成的涡旋减速区规模和范围就越小,较缓的边坡有利于减轻路基面风吹雪积雪灾害,但较缓的边坡相应的工程量成倍增大,从工程灾害安全与经济效益两方面来考虑,边坡坡率的选择应同时考虑其他雪害防治措施等因素。     

浅谈膨胀土路基施工

膨胀土具有吸水膨胀软化，失水收缩开裂及反复变化的特点，易形成路基病害。路堤在降雨后沉降、变形较大和边坡坍肩、路肩开裂以及造成发生路堑堑坡冲蚀、剥蚀、溜坍及滑坡等现象。结合西安-南京铁路施工实践，本文从确定施工参数入手，着重阐述了控制膨胀土路基病害的施工方法。     

格库铁路青海段沙害成因及防沙措施

通过对格库(格尔木—库尔勒)铁路的调查发现,沿线主要存在沙埋路基、桥梁附近积沙和沙子进入道砟3种沙害形式。运用ANSYS/Fluent软件模拟路基和桥梁周围的流场结构,并根据沙害的严重程度建立了阻沙和固沙相结合的防沙体系。研究结果表明:路基和桥梁周围的气流场结构相似,都形成了迎风侧减速区、集流加速区、高速区、低速区和速度恢复区,不同点是桥梁周围形成了2个集流加速区和高速区;积沙都是发生在风速降低的地方;路基背风侧坡脚积沙最多,桥梁积沙主要位于桥梁的迎风侧和背风侧,桥梁下积沙较少;道床背风侧积沙多于迎风侧,道床内轨枕积沙沿着主导风向呈现出逐渐增多的趋势。最后对现场建立的防沙体系的工作原理进行了分析。     

铁路沿线风吹雪灾害及其防治研究

新疆精—伊铁路经过的风吹雪灾害多发区最大风速平均值为14 0m·s-1,30年一遇的最大风速与最大积雪深度分别为20 3m·s-1和160cm,平均冬季降水量153 2mm。在风吹雪多发区,铁路风吹雪灾害的主要类型是路堑型风吹雪沉积,其次是低填路堤型风吹雪沉积。路堤低、路堤边坡平缓,路面上易发生风吹雪沉积;路堑边坡的角度越小、路堑越深、路堑走向与主导风向的夹角越小,风吹雪沉积越不易发生。在风吹雪害多发区,铁路路堤设计的适宜高度为200～1500cm。风吹雪的防治应以设防风吹雪走廊和下导风板为主,并辅以侧导板和挡雪墙等。     

提高铁路路桥的稳定性

强降雨季节易造成路堤边坡溜坍、路堑山体滑坡、挡护设施变形、桥台护锥变形溜坍等灾害,对路桥的稳定性提出了更高的要求。设计中要考虑现场实际情况,对高路堤、深路堑的支护结构建筑及桥梁的基础设计均应严格按标准和实际情况确定。路基边坡的防护措施要认真落实到位,高填筑路基防护措施采用坡脚挡土墙和路肩挡土墙。施工中要结合土质、地形、坡度、水文诸因素进行综合分析,确定采取相应的措施。要科学养护维修,应用新材料、新方法、新技术,采取有效的整治措施,提高路桥整体基础的稳定性。     

积雪地区铁路路基设计

分析了积雪与路堤坡度、高度,积雪与路堑深度、坡度的关系,总结了积雪地区铁路路基设计的基本原则。路堤设计:在技术条件允许的情况下,边坡越陡越好;路堤高度应高于积雪面60~1 500cm。路堑设计:从设计上预防雪沉积的关键是增大路堑边坡上的临界储雪量,减少路堑上风面的移雪量。也就是说,路堑越深越好,坡度越小越好。     

铁路沿线联合沙障阻风固沙机理的数值模拟研究

目前铁路上常见风沙病害即为风蚀和沙埋，为保证铁路运输安全，基于欧拉-拉格朗日离散模型，对前期已确定设计参数的由透风栅栏及固沙砖沙障的联合沙障优化措施对路堤周围风沙流场积沙分布的防护效果进行研究分析。结果表明：由于透风栅栏的作用，其后风速降低约50%,部分风沙流受阻抬升导致流场4.5 m以上形成风速加速区；透风栅栏与固沙砖沙障联合作用，在距地面近2 m处风速小于5 m/s,有利于沙粒的沉降，路堤上已沉积在表面的沙粒也不易再次移动；路堤顶面风速降低23.5%,更有利于平稳输导风沙流，减少人工清沙频率，提高防沙效益；联合沙障优化措施在参考风速为分别为5.93、10.38、18.67 m/s时均可有效净化来流风沙；联合沙障有效颗粒防护率可达到89%以上，针对粒径d≥0.1 mm的颗粒，3种入口风速的防护率分别为99.9%、93.6%、94.7%。     

铁路路基设计与施工探讨

路基病害直接危及到铁路的正常运营,路基工程有填在天然地面的路堤和在天然地层开挖的路堑两大类。文章重点介绍填方路堤边坡的处理、夯实和堤面的处理,以及路堑拉槽和边沟的设置。     

兰新铁路思甜至了墩段沙害形成原因分析及防治研究

为解决兰新铁路思甜至了墩段风沙灾害问题,基于现场调研,掌握研究区沿线沙害现状和沙害形成原因,并提出防治措施。沿线风沙危害发生与当地干旱多风的气候条件、铁路沿线松散的路堑边坡、路堑堑顶弃土和路堑内形成弱风区有关。综合考虑工程造价和现场实际情况,研究区铁路防沙设计建议采用固化松散路堑边坡+堑顶弃土构筑挡沙堤+高立式阻沙沙障+大方格阻固沙障相结合的防沙模式,构建立体防沙体系。     

基于瑞典条分法的铁路边坡极限状态设计研究

在参与修编Q/CR9127-2018《铁路路基设计规范(极限状态法)》过程中,发现铁路路基边坡的极限状态设计表达式、分项系数及设计验证校准等方面仍不完善.针对该问题,首先提出铁路路基边坡极限状态设计表达通式;其次,通过考虑变量相关性的方法计算出不同设计速度下的路基边坡分项系数;最后,通过大量的铁路路基边坡(路堤、路堑)...     

内蒙古临策铁路线防沙治沙的对策与思考

沙害是影响临策铁路安全生产的主要因素。介绍针对临策铁路实际情况采取的防沙、治沙措施及其实施效果,包括平铺式沙障、网方格治沙法、固沙剂固沙法、植物固沙法和截沙沟堤。     

沙漠腹地公路高立式沙障防风阻沙性能研究

通过沙漠腹地现场实测和Fluent软件数值模拟对沙漠腹地公路高立式沙障防风阻沙性能进行研究。采用Fluent软件建立沙障和路基数值模型,基于欧拉双流体模型和多孔介质理论对高立式沙障和路基周围风沙流的运动进行数值模拟。采用三维超声风速仪测量高立式沙障周围气流速度,为数值模拟结果提供验证。通过数值模拟分析不同沙障高度和沙障数量下风沙流的运动规律,确定沙障高度和数量对高立式沙障防风固沙效果的影响。研究结果表明：气流在沙障迎风侧前方区域减速,沙障周围气流速度快速下降导致气流的携沙运动能力减弱,沙粒在沙障周围沉积。在沙障防护下,路基周围风速降低,路基的风蚀风积危害得到缓解。随着沙障的排数或沙障高度的增加,路基沿程的风速逐渐降低。3排及其以上沙障可以较好地阻挡风沙流的运动。5排沙障防护下,路基的迎风侧坡脚离地高度0.5 m处水平风速从11.05 m/s下降至5.37 m/s,风速的降低率达54.13%。在2.0 m沙障的防护下,路基的迎风坡和背风坡的路肩水平风速比1.5 m沙障的相应值低3～5 m/s,降低率最高达61.79%。     

风沙地区铁路路基断面形式探讨

结合路基断面形式对风沙活动的影响及国内外工程实践经验,分析探讨了风沙地区铁路路基断面形式,认为风沙地区路基断面形式应以合理高度的路堤、直线形边坡、缓边坡为基本原则,路基高度应不小于1 m。     

临策铁路沙害的成因及防治探讨

临策铁路是我国继内蒙古集通铁路之后的第二大合资铁路,同时也是一条名副其实的“穿沙铁路”.这条铁路自2009年12月26日开通以来一直饱受着风沙的危害,严重的沙害常常使列车无法开通或是限速运行,威胁着旅客的生命安全.本文主要通过临策铁路沙害的现状,分析其成因,并因地制宜地提出相应的防治技术.     

兰新二线挡风墙下部开口疏导线路积沙试验

研究目的:兰新二线部分路段地处戈壁荒漠风区,干旱少雨,地表松散,大风条件下极易形成强风沙流,为保护列车安全运行,在路肩部位设立了挡风墙,起到了较好的防风效果。但随着挡风墙的布设,过境风沙流途经路堤时,气流携沙能力下降,造成部分沙颗粒沉降,堆积在线路路肩及道床上,造成严重的线路积沙危害。为解决兰新二线挡风墙后线路积沙难题,确保列车安全运行,本文以烟墩风区挡风墙下部开口疏导线路积沙进行试验,验证疏导线路积沙的可行性。研究结论:(1)现场试验表明:挡风墙开口后,支撑层台阶处积沙量逐渐减少,上行线轨道板上积沙量逐渐增加,风力只是将线路既有积沙进行了二次搬运和再分配,开口对线路积沙疏导效果不明显;(2)数值模拟分析表明:挡风墙开口前背风侧整体处在气流低速区,开口后支撑层台阶附近气流处在加速区,其他区域仍处在气流低速区,大部分沙粒可能重新跌落在上行线附近,加剧上行线积沙量;(3)该研究结果对高速铁路无砟轨道防沙工程具有指导意义。     

客运专线无砟轨道桩-板结构路基

研究目的:为实现无砟轨道铁路严格的路基工后沉降控制,遂渝线无砟轨道综合试验段首次采用了桩-板结构路基方案,其工作机理、承载及动力特性需要研究.研究结论:桩-板结构路基是无砟轨道铁路一种新的路基结构形式,其承载特性和动力性能良好,且具有较好的经济性,适用于新建客运专线无砟轨道铁路中的工程地质条件复杂的低路堤和路堑地段以及两桥(隧)之间短路基、道岔区路基等特殊地段软弱地基加固,同时也可用于已建路堤的补强加固.     

临策铁路沙害现状及治理途径

通过对临策线地理环境、沙害特征及沙害现状等基本问题的研究,提出了临策铁路沙害治理基本途径,即：以建立防护林为主,工程治沙与生物治沙相结合的综合防护体系。临策铁路沿线沙害治理,不仅能够确保临策线运输畅通,而且对阿拉善、巴彦淖尔生态环境改善都十分重要。工程建成后,将形成一条连接内蒙古西部沙漠、戈壁、荒漠草原绿色长廊,不但减少了每年的清沙费和线路维护费,而且对周边地区生态环境的改善、京津地区沙尘暴的缓解也都具有十分重要的意义。     

风沙流与铁路涵洞的响应规律研究

研究目的:在风沙灾害多发地区,携沙气流途经铁路涵洞时,受边界效应和狭管加速效应影响,气流会出现明显的扰动,在涵洞周边出现一系列的沙物质蚀积变化,严重时会堵塞桥涵,危及线路安全。针对上述问题,本文采用数值模拟和现场试验相结合的研究方法,研究涵洞风沙灾害形成的机理,对于减缓既有铁路涵洞沙害和新线设计具有重要意义。研究结论:(1)风沙流途经涵洞时,在涵洞进口内侧会形成一个局部高速涡旋区,之后随着气流的推进,涵洞内的风速开始逐渐消减,但其数值依然略高于来流风速;(2)受狭管加速效应影响,涵洞内风速的垂直梯度差会被放大,出现明显的速度分层现象;(3)风沙流沿导流堤向涵洞口行进过程中,风速呈现缓慢降低的变化趋势,易出现沙粒沉降现象;(4)受构筑物形态影响,涵洞进出口的风速曲线呈现开阔的拱形,涵洞口两侧为明显的低速沉沙区,易发生风沙堆积现象;(5)本研究成果可为铁路沿线涵洞风沙灾害防治提供一定的理论支撑。     

阳安线路基病害调查分析及增建二线设计原则

阳平关至安康铁路全线穿越136.4km膨胀土分布区,由于建设年代早,对膨胀土认识缺乏经验,建成通车后既有线在运营过程中路堤、路堑边坡和路基基床部位不断发生病害,详细介绍沿线各种路基病害的分布段落、病害类型,从气象环境、地层岩性、大气降水等多个方面分析路基病害的形成机理。增建第二线时,避绕了易发生病害的区段,优化了二线的选线方案,通过借鉴既有线路基病害整治经验,提出了膨胀土地区路基的设计原则。