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中国铁道科学2025年第05期:风沙流作用下插板式挡沙堤与截沙沟防护效果数值模拟研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:张凯;田建锦;赵彦华;张海龙;张培力;崔建龙;

单位:兰州交通大学土木工程学院;大秦铁路股份有限公司太原南工务段;兰州铁道设计院有限公司;

摘要:为有效治理西北地区铁路沿线路基风沙灾害,基于现有插板式挡沙堤与截沙沟的组合措施,采用数值模拟方法对在不同来流风速、不同插板式挡沙堤与截沙沟间距下的风沙防护效果进行评价,对比分析周围流场分布特征、水平与垂直风速变化规律、涡量和沙粒的沉积-侵蚀特性。结果表明:插板式挡沙堤高度(设为H)以下,气流的水平速度持续降低,挡沙堤背风侧距地表2 m高度处风速的衰减率达到96%,明显降低了挡沙堤周围的风沙流;随着来流风速的增大,挡沙堤上风向沙粒沉积区域逐渐减小,下风向沙粒反向侵蚀区域逐渐增大;在截沙沟的协同作用下,随着插板式挡沙堤与截沙沟间距从0增至15H,截沙沟周围截留沉积的沙粒逐渐增多,组合措施致使沙粒沉积的效果显著;插板式挡沙堤与截沙沟的有效防护距离稳定在44H左右,低风速与高风速下插板式挡沙堤与截沙沟的最佳间距建议值分别为8H和15H。

关键词:路基;;风沙灾害;;插板式挡沙堤;;截沙沟;;流场分布特征;;有效防护距离;;数值模拟

基金资助:国家自然科学基金资助项目(42461011);; 兰州市青年科技人才创新项目(2023-QN-28);; 甘肃省高等学校创新基金资助项目(2023A-045)