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1.
沙漠公路风沙土路基风蚀破坏试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
以沙漠公路风沙土路基为研究对象,通过室内风蚀风洞试验研究路基的风蚀破坏规律,以及路基不同断面对风沙流运动的影响。以路基高度、路基边坡坡率和路基宽度作为路基断面主要设计参数,研究不同路基断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,以及路基周围风速流场的变化特征,分析路基病害较未病害时路基周围流场的变化。试验结果表明：路基高度和边坡坡率对风沙流运动的影响较大。随路基高度增加,路基对风沙流流场扰动增强,迎风坡坡顶处吹蚀破坏和背风坡坡底处堆蚀破坏越显著,在确定的路基边坡坡率下,路基模型高度为250 mm较模型高度为60 mm时,迎风坡坡顶风速增加1.13倍,背风坡坡底风速减小2.53倍,建议沙漠公路路基高度宜小于2.5 m。进一步,在确定的路基高度下,比较不同的边坡坡率对路基沿程风速的影响,发现当路基边坡坡率为1:1.75时,路基沿程风速变化不明显,沙漠公路风沙土路基不宜被风蚀破坏。 相似文献
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沙漠公路风蚀破坏规律的数值模拟研究 总被引：1，自引：0，他引：1
通过Fluent软件对沙漠公路的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析公路不同横断面时风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程,确定路基(堑)高度、边坡坡率和路面宽度等公路断面设计参数对风沙流扰动的影响,提出沙漠公路路基(堑)风蚀破坏规律。结果表明：路面宽度的改变对路基沿程风速变化影响较小,各特征点处风速变化小于5%。路基(堑)高度和边坡坡率对风沙流扰动的影响较大。随路基(堑)高度增加,风沙流流场的扰动被增强,路基(堑)风蚀破坏越显著,当边坡坡率为1:1时,路基模型高度250 mm时的迎风路肩风速为模型高度60 mm时的 1.15倍,其背风坡脚风速降低45%;路堑模型高度250 mm时的背风堑顶风速为模型高度60 mm时的1.05倍,迎风堑脚处风速降低高达80%。建议沙漠公路宜采用中低路基(堑),不宜高填深挖。当路基(堑)高度一定,边坡坡率为1:1.75或1:2时,路基(堑)沿程风速变化平缓,沙漠路肩不易被吹蚀破坏;路堑中堑脚位置处不易出现堆积。其结论与室内风蚀风洞试验结果有很好的一致性 相似文献
3.
风流场对于局地条件下地-气能量交换过程与强度影响显著,同时也是多年冻土区对流调控类冷却路基的关键环境边界。结合现场监测与数值模拟,对高海拔冻土路基周边风流场进行特征区划研究并考察路基高度的影响。结果表明：坡前扰动区为低风速区,3 m路基高度条件下迎风坡坡脚0.5~2.0 m高度范围内风速约为环境风速的30%。路基上部为高风速区,迎风坡路肩风速明显大于环境、路面中部及背风坡风速。背风坡坡后扰动区为低风速区,靠近坡脚区域受气流辐散效应作用形成涡旋区,整体风速仅为环境风速的30%。涡旋区水平范围随路基高度增加呈线性增加,3 m路基高度条件下涡旋区水平范围约为12 m。分离式路基即两幅路基并行条件下,受前幅路基影响后幅路基坡前风速下降明显,以两幅路基坡前风速差值不超过环境风速的10%（0.35 m·s-1）为标准,3 m路基高度条件下两幅路基最小间距为60 m。因此,在路基工程的修建过程中为减少路基间的遮挡所造成的两幅路基间的对流换热强度差异,分离式对流换热类冷却路基的现场修建间距应不低于60 m。 相似文献
4.
风蚀坑是沙质草原沙漠化的主要地貌响应和驱动,但目前我们对其形成演化的动力机制知之甚少。利用二维超声风速仪和积沙仪观测了共和盆地不同发育阶段风蚀坑表面气流和风沙流特征,研究其形态—动力反馈过程。结果表明:(1)风蚀斑与碗状坑内气流沿主风向先减速后加速,槽形坑内气流则先辐散减速—中部气流加速—积沙体迎风坡风速降低—背风坡风速有所恢复;且发育初期风蚀坑内风速与风速变异系数和风向稳定系数均呈负相关,而发育中期坑内风速与前者呈正相关,与后者呈负相关。(2)受坑体内的涡流影响,槽形坑内风速廓线不符合对数分布规律。(3)槽形坑内不同部位的输沙率随高度均呈指数式递减,但受气流—形态间的反馈作用,各部位输沙通量差异明显,坑底最低、积沙体迎风坡前端最大。风蚀坑内气流场与形态间存在反馈关系,坑体越大反馈效果越明显。 相似文献
5.
青藏高原公路路基周边风场特征风洞实验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
路基高度是影响冻土路基工程热力稳定性的一个重要指标。同时,不同高度的路基对其周边风场的扰动也将不同,进而影响到局地的地-气能量交换过程。为揭示不同高度路基对其周边风场特征的影响规律及程度,基于风洞实验,研究了3种环境风速条件下青藏高原典型高度公路路基周边风场分布特征,并进行了量化分区。结果表明：路基坡前为流场减速区,不同高度情况下路基坡前减速区水平范围差异显著。10 m·s-1环境风速条件下,3、4和5 m高路基坡前减速区水平范围约为1.8、2.2和2.5倍路基高度（H）。在路基坡前减速区0.3~1.1 m高度范围内,随环境风速增加,同一水平高度流场在靠近路基过程中风速的变化率呈下降趋势。路基上部为流场加速区,路肩处风速增长幅度与路基高度呈正相关。路基坡后为低速回流区,路基高度越大,低速回流区水平范围越大,10 m·s-1环境风速条件下,3、4和5 m高度路基坡后低速回流区水平范围分别约为2.0H、3.0H和4.1H。低速回流区后,流场逐渐恢复到初始运动状态,其消散恢复区水平范围与环境风速密切相关,但与路基高度关系不显著,10 m·s-1环境风速条件下,3、4和5 m高度路基坡后消散恢复区水平范围均约为9.8H。通过考虑路基高度对其周边风场分布的影响,可为块石、通风管、热管等冻土路基结构的设计和布局优化提供参考。 相似文献
6.
针对干旱半干旱地区分布的黄土,利用室内路基模型通过冲刷试验,研究路基降雨冲刷破坏的过程,并利用PFC进行流-固耦合模拟,旨在研究黄土路基遭受水流侵蚀的坡面冲刷规律,找出适用路基抗雨水冲刷稳定性的边坡坡率。路基模型的边坡坡率为1∶0.50、1∶0.70、1∶1.00、1∶1.50、1∶1.75五个等级,模拟的降雨强度按4.0 mm/min、5.0 mm/min、7.0 mm/min、8.5 mm/min、10.0 mm/min五个等级,降雨历时30 min,进行室内降雨冲刷试验和PFC颗粒流模拟试验。获得不同降雨强度和边坡坡率条件下,降雨0 min、1 min、10 min、20 min、30 min的室内降雨冲刷坡面性状图片和PFC软件模拟的颗粒位移量,降雨30 min后坡面冲蚀的泥沙量。结果表明,不同的边坡坡率、降雨强度、降雨历时影响路基边坡坡面的冲刷量,适宜干旱半干旱地区黄土路基边坡坡率为1∶1.50~1∶1.75。 相似文献
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8.
沙漠流动性的气候评价 总被引：1，自引：0，他引：1
流动性是沙漠或沙丘的突出特征之一,是风沙运动的产物,与气候关系密切.然而,目前尚没有被广泛接受的沙漠或沙丘流动性与气候关系的研究成果和评估方法.本文简要评述了在沙漠流动性和气候关系方面的一些代表性研究工作,讨论了目前研究存在的问题,展望未来发展趋势.研究者们曾提出风蚀气候指数、输沙势以及沙丘活动指数,试图表达沙漠流动性与主要气候要素,如风速和降水量之间的关系.风蚀气候指数主要针对土壤风蚀,根据风沙活动强度与风速以及土壤湿度的经验关系,通过风速和降水-蒸发指数表达气候侵蚀性.输沙势针对流动沙丘的形成和发育环境,适用于表达干旱流动沙丘区的潜在风沙活动强度.沙丘活动指数与风蚀气候指数类似,但更适用于流动或固定沙丘区,是判断沙丘流动程度的指数.沙漠的流动性不仅与气候特征有关,而且与当地总体地理环境背景、地表沉积物物理化学性质等有关.沙漠的流动性变化相对于气候变化具有滞后性,因而在气候变化的背景下,沙漠流动性与气候的对应关系变差.如何针对不同区域,表达气候要素对沙漠流动性的影响,以及沙漠流动性对气候变化的响应是需要深入研究的问题. 相似文献
9.
采用研发的有限单元分析程序,并同时考虑以库仑摩擦界面为组成模式的多段式无厚度界面单元,藉以探讨边坡坡角与坡缘距离对边坡坡顶浅基础极限承载力的影响,并应用于不同几何破坏机制条件,计算边坡基础在凝聚性土体的最小荷载上限值,模拟土体间的滑动破坏趋势与渐进式破坏行为。研究分析内容包含：（1）浅基础位于半无限空间;（2）在不同边坡坡角条件下,浅基础位于坡顶边缘处;（3）在不同边坡坡角条件下,浅基础位于不同坡缘距离等。经由数值计算分析结果显示,坡缘距离值愈小或边坡坡角愈陡峭时,边坡浅基础极限承载力值则愈小。换言之,当浅基础位于坡顶边缘处且坡角为垂直开挖情况时,则导致浅基础极限承载力降低约50 %。 相似文献
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循环荷载作用下边坡岩土体容易产生变形破坏,边坡各部位的破坏方式存在不同。基于数值模拟技术,建立2个不同高度的边坡模型,分析了坡肩处质点分别在10Hz垂向压缩和水平剪切循环荷载作用下的运动轨迹特征,并依据物体受力运动与变形之间的关系确定了坡肩潜在的破坏方式。研究表明: 2种加载方式下坡肩质点的运动轨迹均呈椭圆形,加载方式和坡高对坡肩质点的运动轨迹及边坡的潜在破坏方式都有一定影响。低边坡坡肩质点在垂向压缩循环荷载下主要表现为垂向振动,该处岩体发生拉破坏的可能性大; 在水平剪切循环作用下该质点主要表现为水平向振动,坡肩岩体发生剪破坏的可能性大。对高边坡而言,坡肩质点水平向与垂直向的振动幅值之差较低边坡坡肩质点的明显小,说明高边坡坡肩在这2种循环荷载最有可能产生拉剪破坏。 相似文献
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The effect of unsteady winds on sediment transport on the stoss slope of a transverse dune, Silver Peak, NV, USA 总被引：5，自引：0，他引：5
Rapid (10 s) measurements of sediment transport and wind speed on the stoss slope of a transverse dune indicate that the majority of sand transported is associated with fluctuations in wind speed with a periodicity of 5–20 min duration. Increases in the sediment transport rate towards the dune crest are associated with a small degree of flow acceleration. The increase in wind speed is sufficient, however, to greatly increase values of the intermittency index ( γ ), so that the duration of saltation is extended in crestal regions of the dune. The pattern of sediment transport on the stoss slope and, therefore, the locus of areas of erosion and deposition change with the regional wind speed. Erosion of the crest occurs during wind speed events just above transport threshold, whereas periods of higher magnitude winds result in deposition of sand upwind of the crest, thereby increasing dune height. Although short-term temporal and spatial relations between sand transport and wind speed on the stoss slope are well understood, it is not clear how these relations affect dune morphology over longer periods of time. 相似文献
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陶鄂铁路路基填料主要采用风积沙,风积沙路基边坡在雨后极易遭到冲刷破坏。在分析边坡冲刷影响因素和冲刷破坏形成过程的基础上,本文重点对陶鄂铁路路基坡面防冲刷防护原则进行研究,针对不同的路基填筑高度,分别采用混凝土预制板、树枝沙障、混凝土六棱空心砖、骨架护坡等防护形式,可有效减少路基冲刷破坏,满足疏排水要求。 相似文献
13.
根据博—牙高速沿线气象工程地质资料、观测资料、设计资料,借助有限元软件构建了路基温度场数值计算模型,着重对不同路基填筑高度条件下XPS板对温度场的影响进行了研究。研究发现:路基填筑高度的增加和XPS保温板的应用对冻土都起到了积极的保护作用,相同路堤填筑高度下,道路运营到第20年时,XPS保温板路基多年冻土温度比碎石路基降低了约0.19℃;XPS保温板的存在使得冻土上限上移更加明显,相同路基高度下,冻土上限平均抬升量约为1.23 m,在规范规定年限内,XPS保温板路基的冻土上限均位于换填碎石中;但XPS保温板的存在加剧了阴阳坡效应的发展,综合考虑,在本段落若采用碎石路堤建议路堤高度应保持在3 m以上;若采用XPS保温板路基,建议路堤高度不超过2 m。 相似文献
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Zhizhong Li Shengli Wu Janis Dale Lin Ge Mudan He Xiaofeng Wang Jianhui Jin Rong Ma Jinwei Liu Wanjuan Li 《Frontiers of Earth Science》2008,2(3):333-339
A nabkha is a vegetated sand mound, which is typical of the aeolian landforms found in the Hotan River basin in Xinjiang,
China. This paper compares the results of a series of wind tunnel experiments with an on-site field survey of nabkhas in the
Hotan River basin of Xinjiang. Wind tunnel experiments were conducted on semi-spherical and conical sand mounds without vegetation
or shadow dunes. Field mounds were 40 times as large as the size of the wind tunnel models. In the wind tunnel experiments,
five different velocities from 6 to 14 m/s were selected and used to model the wind flow pattern over individual sand mound
using clean air without additional sand. Changes in the flow pattern at different wind speeds resulted in changes to the characteristic
structure of the nabkha surface. The results of the experiments for the semi-spherical sand mound at all wind velocities show
the formation of a vortex at the bottom of the upwind side of the mound that resulted in scouring and deposition of a crescentic
dune upwind of the main mound. The top part of the sand mound is strongly eroded. In the field, these dunes exhibited the
same scouring and crescentic dune formation and the eroded upper surface was often topped by a layer of peat within the mound
suggesting destroyed vegetation due to river channel migration or by possible anthropogenic forces such as fuel gathering,
etc. Experiments for the conical mounds exhibit only a small increase in velocity on the upwind side of the mound and no formation
of a vortex at the bottom of the upwind side. Instead, a vortex formed on the leeward side of the mound and overall, no change
occurred in the shape of the conical mound. In the field, conical mounds have no crescentic dunes on the upwind side and no
erosion at the top exposed below peat beds. Therefore, the field and laboratory experiments show that semi-spherical and conical
sand mounds respond differently to similar wind conditions with different surface configuration and development of crescent-shaped
upwind deposits when using air devoid of additional sediment.
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Translated from Journal of Desert Research, 2007, 27(1): 9–14 [译自:中国沙漠] 相似文献
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Wind tunnel experiments were carried out with respect to the vertical distributions of wind-blown sand flux and the processes
of aeolian erosion and deposition under different wind velocities and sand supplies above beds with different gravel coverage.
Preliminary results revealed that the vertical distribution of wind-blown sand flux was a way to determine whether the gobi
sand stream was the saturated one or not. It had different significances to indicate characteristics of transport and deposition
above gobi beds. Whether bed processes are of aeolian erosion or deposition was determined by the sand stream near the surface,
especially within 0–6 cm height, while the sand transport was mainly influenced by the sand stream in the saltating layer
above the height of 6 cm. The degree of the abundance of sand supply was one of the important factors to determine the saturation
level of sand stream, which influenced the characteristic of aeolian erosion and deposition on gravel beds. Given the similar
wind condition, the sand transport rates controlled by the saturated flow were between 2 and 8 times of the unsaturated one.
Those bed processes controlled by the saturated flow were mainly of deposition, and the amount of sand accumulation increased
largely as the wind speed increased. In contrast, the bed processes controlled by the unsaturated flow were mainly of aeolian
erosion. Meanwhile, there was an obvious blocking sand ability within the height of 0–2 cm, and the maximal value of sand
transport occurred within the surface of 2–5 cm height. 相似文献
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液化型路堤边坡动力稳定性问题涉及岩土工程与工程地震两个学科领域,是边坡工程与砂土液化的交叉课题。采用天然地震记录为输入条件,应用Finn本构关系模型,运用有限差分法,对填土+砂土+卵砾土地层组合的路堤边坡进行了全时程动力分析,探讨了地震作用下路堤边坡的液化初步规律和稳定性。数值模拟结果表明:地震作用引起了路基饱和砂土有效应力急剧减小,并导致路基砂土液化,引起路堤变形破坏。孔隙水压力的积累与消散不仅与地震记录序列存在对应关系,也与砂土所处的位置和深度有密切关系。地表变形破坏主要表现为路堤顶面发生震陷和拉裂破坏,坡底面产生挤压隆起变形。地面以下的变形破坏主要包括土体剪切破坏和深部砂土液化引起的侧向流动破坏。 相似文献