一種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤，其特征在于：防風(fēng)堤橫斷面為傾角45°，高8m，上底寬4.3m，下底寬20.3m的等腰梯形，防風(fēng)堤縱向延伸長度與典型沙害路段高鐵路基長度相當(dāng)，在防風(fēng)堤一側(cè)上風(fēng)向設(shè)置截沙溝，截沙溝與防風(fēng)堤的間距為8m。本實(shí)用新型就地取材，可利用挖采截沙溝的棄土和棄沙堆砌成防風(fēng)堤，還可以選用蘭新鐵路第二雙線修筑路基過程中的棄土和棄石，以最小的經(jīng)濟(jì)成本換取保護(hù)被防護(hù)物體的最大效益，同時防風(fēng)堤修筑簡單，施工周期短，維護(hù)容易。
【專利說明】—種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于風(fēng)沙防護(hù)工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤。

【背景技術(shù)】
[0002]防沙工程的進(jìn)步、革新與沙漠區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通建設(shè)以及建筑物保護(hù)等具有密切聯(lián)系。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類活動的領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，區(qū)域之間的聯(lián)系逐漸密切，使得不同區(qū)域間建立發(fā)達(dá)的交通網(wǎng)進(jìn)行連接成為趨勢，這些需求對高寒干旱地區(qū)交通線路的發(fā)展起到了推動作用。經(jīng)過幾代科研人員的艱苦努力，在借鑒前人成功經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，我國防沙工程取得了顯著的成績。在開展大量鐵路防沙研究和生產(chǎn)活動的同時，積累了豐富的科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，保障了交通線路在風(fēng)沙危害區(qū)段的正常運(yùn)營，為促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維護(hù)民族安定團(tuán)結(jié)做出了重大貢獻(xiàn)。
[0003]蘭新鐵路第二雙線是我國境內(nèi)第一條位于西北戈壁地區(qū)的高速鐵路，經(jīng)度跨度大，且所經(jīng)區(qū)域環(huán)境相對惡劣，生態(tài)脆弱，自然條件較差，途經(jīng)地區(qū)多以碎石類土為主，土壤養(yǎng)分貧瘠，荒漠化十分嚴(yán)重。以上限制因素使得生物措施在該區(qū)域難以實(shí)施，同時該區(qū)風(fēng)沙危害較為嚴(yán)重，其他諸如阻沙柵欄、高立式沙障等工程措施易被破壞，使用周期短。可見研發(fā)出一種受外界環(huán)境影響小、使用周期長的防護(hù)工程成為必要。
[0004]防風(fēng)堤作為阻沙、導(dǎo)沙工程的一部分，一般位于防護(hù)體系的阻沙帶，其作用原理是增大對風(fēng)沙流阻力，對風(fēng)沙流進(jìn)行阻滯消能，令風(fēng)沙流減速和沙土顆粒沉積。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了更好地發(fā)揮防風(fēng)、阻沙的防護(hù)效益，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤，并開展了防沙效應(yīng)的風(fēng)洞積沙實(shí)驗(yàn)，探討了其防沙機(jī)理，從而為防風(fēng)堤的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用提供理論依據(jù)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過以下措施來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤，梯形防風(fēng)堤橫斷面為傾角45°，高Sm，上底寬4.3m,下底寬20.3m的等腰梯形，梯形防風(fēng)堤縱向延伸長度與典型沙害路段高鐵路基長度相當(dāng)，在防風(fēng)堤一側(cè)上風(fēng)向設(shè)置截沙溝，截沙溝與防風(fēng)堤的間距為Sm。
[0008]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是:
[0009]1、實(shí)用新型設(shè)計(jì)的等腰梯形防風(fēng)堤防護(hù)效益的發(fā)揮主要靠的是迎風(fēng)坡對風(fēng)沙流的滯留以及背風(fēng)側(cè)形成的有效防護(hù)距離，合理布置防風(fēng)堤能夠更好地發(fā)揮防沙功效。防沙效應(yīng)研究結(jié)果表明，本實(shí)用新型防風(fēng)堤能夠形成更大的有效防護(hù)距離，避免蘭新鐵路第二雙線被防護(hù)物體受到侵害，從而為沙礫質(zhì)戈壁風(fēng)沙流的防治提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。
[0010]2、本實(shí)用新型因地制宜、就地取材。在戈壁和流沙地區(qū)，本實(shí)用新型可利用挖采截沙溝的棄土和棄沙堆砌成防風(fēng)堤，還可以選取蘭新鐵路第二雙線修筑過程中的棄土和棄石砌筑防風(fēng)堤，以最小的經(jīng)濟(jì)成本換取保護(hù)被防護(hù)物體免受風(fēng)沙危害的最大效益。防風(fēng)堤與截沙溝配合使用，能在上風(fēng)向阻擋更多的風(fēng)沙流，使大部分風(fēng)沙在截沙溝沉積。
[0011]3、修筑防風(fēng)堤的施工流程簡單，維護(hù)工作容易，特別是在高寒干旱地區(qū)生物防護(hù)措施難以實(shí)施，或者其它諸如阻沙柵欄、高立式大網(wǎng)格阻沙固沙障等工程易被強(qiáng)風(fēng)破壞的蘭新鐵路第二雙線，修筑防風(fēng)堤能夠達(dá)到較理想的防護(hù)效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型梯形防風(fēng)堤防護(hù)體系的配置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]一種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤，防風(fēng)堤I橫斷面為傾角45°，高Sm，上底寬4.3m，下底寬20.3m的等腰梯形，梯形防風(fēng)堤縱向延伸長度與典型沙害路段高鐵路基2長度相當(dāng)，在防風(fēng)堤I 一側(cè)上風(fēng)向設(shè)置截沙溝3，截沙溝3與防風(fēng)堤I的間距為Sm。
[0014]為了驗(yàn)證本實(shí)用新型的有效性和可行性，本實(shí)用新型從風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)出發(fā)，研究了梯形防風(fēng)堤的阻沙效果，驗(yàn)證本實(shí)用新型較其他防護(hù)工程(阻沙柵欄、高立式大網(wǎng)格沙障)的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]防風(fēng)堤防沙效益的風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)
[0016]I實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法
[0017]根據(jù)防沙工程的需要，進(jìn)行梯形防風(fēng)堤的防沙作用模擬實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料包括高密度復(fù)合板圓盤、化學(xué)固沙材料、沙漠原型沙以及風(fēng)壓風(fēng)速采集儀器。制作模型時，根據(jù)梯形防風(fēng)堤形狀特點(diǎn)，在直徑為80cm的高密度復(fù)合板圓盤上繪制梯形防風(fēng)堤下底尺寸。采用中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所研制的化學(xué)固沙材料制作防風(fēng)堤模型。因?yàn)榛瘜W(xué)固沙材料具有較好的粘結(jié)作用，用水將材料稀釋成1:2的溶液，然后將配置好的溶液加入沙漠沙中并攪拌均勻，再根據(jù)已經(jīng)繪制成的防風(fēng)堤平面示意圖把攪拌均勻的沙放在復(fù)合板圓盤上，塑造成防風(fēng)堤模型。梯形防風(fēng)堤模型高度為8cm、上底為4.3cm、下底為20.3cm，對比實(shí)驗(yàn)選擇8m/s和12m/s兩組風(fēng)速，并進(jìn)行觀測。
[0018]2梯形防風(fēng)堤積沙實(shí)驗(yàn)結(jié)論
[0019]梯形防風(fēng)堤積沙風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)沙流遇防風(fēng)堤阻擋在迎風(fēng)坡腳受阻堆積，積沙量達(dá)到堤體2/3 (5.3cm附近)高度時不再繼續(xù)增高，一部分向兩側(cè)隨分流導(dǎo)向兩端，另一部分沿坡越過堤體頂部在落沙坡發(fā)生堆積，爬升現(xiàn)象12m/s風(fēng)速下更為明顯。
[0020]五分鐘后，8m/s風(fēng)速下的積沙情況為:迎風(fēng)坡積沙為672.9g，背風(fēng)坡積沙不明顯；12m/s風(fēng)速下積沙情況:風(fēng)坡積沙為1795.5g，背風(fēng)坡積沙為5.2g。稱重實(shí)驗(yàn)結(jié)束后繼續(xù)吹沙，直至吹完布設(shè)的流沙，發(fā)現(xiàn)迎風(fēng)坡腳積沙的高度一直在堤體高度2/3的位置，沒有超越這個高度。
[0021]綜上所述，本實(shí)用新型不僅能在上風(fēng)向阻擋更多的風(fēng)沙流，同時能夠在背風(fēng)側(cè)形成較為明顯的有效防護(hù)距離，配合截沙溝同時使用，不但能夠削弱風(fēng)速，同時也能堆積沙粒，延長防風(fēng)堤的使用壽命。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)得到了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的有效驗(yàn)證，為蘭新鐵路第二雙線正常運(yùn)營及戈壁風(fēng)沙流的防治提供了成功的經(jīng)驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于蘭新鐵路第二雙線的等腰梯形防風(fēng)堤，其特征在于:梯形防風(fēng)堤(I)橫斷面為傾角45°，高Sm，上底寬4.3m，下底寬20.3m的等腰梯形，梯形防風(fēng)堤縱向延伸長度與典型沙害路段高鐵路基(2)長度相當(dāng)，在防風(fēng)堤(I) 一側(cè)上風(fēng)向設(shè)置截沙溝(3)，截沙溝(3)與防風(fēng)堤(I)的間距為Sm。
【文檔編號】E01F7/02GK203977312SQ201420352119
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】李建國, 屈建軍, 李芳 , 譚立海, 肖建華, 龐營軍, 殷代英 申請人:中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所