对于风积沙来讲，其排水性良好，排水固结变形所需时间很短。因此，风积沙的压缩变形随时间的变化主要是由于一定压力作用下的颗粒骨架蠕变引起的。表1-37、图1-17表示压缩模量与压力的关系。试样竖向压缩应变ε与压力P的函数关系如下：ε＝0.004 594P 1／3R＝0.999随着压力P的增大，压缩模量E s愈来愈大；与黏性土相比，沙体的压缩模量较大，说明沙体的压缩性较差。......
2025-09-30
风积沙路基公路设计与施工：风洞试验结果分析
【摘要】：从风速流场的野外测定及风洞试验的结果看，除零路基风速流场基本保持稳定、气流线基本连续，没有出现明显的附面层分离以外，不论是低路堤还是中路堤，风速在路基上风侧和下风侧均有所降低。因此，仅从风速流场及沙害发生特点分析，路基高度超过地面高度时就有可能造成风沙流堆积。
3.2.2.1 不同路基高度风速流场的特征
在地面摩擦系数近似相等的条件下，通过对0.5 m、1.0 m、1.5 m、2.0 m、2.5 m、3.0 m高度路基风速流场的分析（图3-6、表3-1）可知：气流流经平坦开阔地面或0.5 m高度的路基时路面上方速度略有提高，但增幅不大，气流线基本连续，路基前后均无涡流产生；气流流经1.0 m以上的路基时，路面上方速度明显提高，上风坡脚处风速有所降低并出现涡旋，说明附面层已经分离，如气流中含有风积沙，部分沙粒就会在此堆积。路基高度越大，路面上方风速越高，上风坡脚处涡旋也越大。虽然没有进行吹沙试验，但根据原理及野外观测资料看，涡旋越大积沙的可能性也就越大。
图3-5 公路等级与路段沙埋百分率曲线1—高速公路、一级公路；2、3、4—分别为二、三、四级公路
表3-1 不同路基高度的迎风坡坡脚、背风坡坡脚、路面的风速的增降幅表
综合分析野外实测、风洞模拟结果，单纯从气流与路基高度的关系看，不同风向与路基夹角的风速流形成特征基本一致，高于0.5 m的路基，路两侧就会产生弱风区，造成积沙危害。陈广庭等曾在对塔里木沙漠公路的研究中得出路基高度应保持在30 cm以下的结论。实测最小高度的路堤是0.5 m，路基边坡已经出现了低速区。单纯考虑气流场变化时，陈广庭等提出的路基高度最大不能超过0.3 m的意见是正确的。所以沙漠地区路基高度应限定在零路基到0.3 m之间。这个研究结果与兰州沙漠研究所多年的研究结果是一致的。如果在沙源不丰富的地区，路基过高就会造成路肩处风蚀，使公路损坏，所以这类地区路基高度也应限定在零路基到0.3 m之间。
3.2.2.2 依据风速流场资料对路基高度合理性的分析(https://www.chuimin.cn)
如果没有障碍物的存在，风沙流在运行过程中，一方面不断地从地表吹起沙物质，进入风沙流中；另一方面，沙粒不断地从风沙流中沉落重新回到地面，在风沙流沿平坦沙质地表运动过程中，沿程阻力损失对风速的减弱甚微，对沙子的搬运影响不大，可在侵蚀与堆积的搬运过程中达到动态平衡。但公路路基的存在，使保持着动态平衡的风沙流在前进过程中遇到阻力，引起贴地面气流的分离，形成涡旋，使近地表面气流速度大大降低，从而削弱了气流搬运沙粒的能力，引起多余部分沙子的跌落沉积。
图3-6 不同路基高度的风速流场图
当风沙流吹经公路路基时，风速在路堤迎风坡脚附近稍微降低，从而在此形成空气动力暗影区（涡旋区或弱风区），风速降低引起沙物质伴随风沙流在该处沉落。沿着迎风路堤的爬升，气流畅通无阻，风速不断加大，至路堤上方路肩处风速达到最大值，而且路基边坡越陡，风速提高得越多。风沙流穿过路面到达背风坡路基时，沿路基边坡下降方向风速下降，可形成两个或更多风速涡旋区，一个在边坡上部，另一个在坡脚处，甚至造成气流的相反运动。风沙流运动速度减小，引起其携沙能力降低，从而使绝大部分沙物质沉落在背风坡。风沙流运动速度降低越大，沙子在背风坡路基沉积越多。风速较小时（＜10.7 m／s）大部分沙子沉落在背风坡的上部；而风速较大时，则沉落在中部和下部。
路堤对贴地层风速的减弱作用与其高度和边坡有关，路堤愈高陡，减速范围愈大。据吴正等（2025年）研究，就地爬路基和低路堤的路面，一般不易造成积沙；路堤发生风沙流危害只是在路线的平曲线、边坡陡的高路堤、纵断面处于凹竖曲线段和紧靠路基一侧有微地形起伏的地段。实际调查结果表明，在半荒漠区、荒漠区的零断面与低路堤是否产生沙害，主要与风沙运动形式有关：如果一个地区是以风沙流运动为主，路面就不容易积沙；如果是以沙丘整体前移为主，路面就容易积沙。以风沙流运动为主的地区如果低路堤出现积沙，很可能与路基附近有植被或有弃土等障碍物有关。
从风速流场的野外测定及风洞试验的结果看，除零路基风速流场基本保持稳定、气流线基本连续，没有出现明显的附面层分离以外，不论是低路堤还是中路堤，风速在路基上风侧和下风侧均有所降低。据有关资料，只要地形或风速出现微小的变化，饱和风沙流或过饱和风沙流都会堆积（朱震达等，2025年；吴正，2025年）。也就是说，对于高于地面的任何路堤来说，如果此时吹过来的是饱和风沙流或过饱和风沙流，路基边坡就会出现风沙流沉降，沙粒堆积。因此，仅从风速流场及沙害发生特点分析，路基高度超过地面高度时就有可能造成风沙流堆积。考虑到风速流场的变化有一个过程，实际施工时路面高度可以略微高于地面。
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2025-09-30
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