基于三维激光扫描仪的青藏铁路风沙工程效益评价

三维激光扫描技术是近年来发展起来的新型空间信息测量技术。将三维激光扫描技术应用于青藏铁路沿线风沙工程防护体系的效益评价中,通过对铁路沿线典型防沙措施积沙形态特征、断面蚀积廓线以及蚀积量的精确测量发现:砾石方格内垂直铁路方向易形成稳定凹曲面,且方格两侧沙埂处积沙较多,中心部位积沙较少,固沙效果显著。阻沙栅栏有效防护距离为栅栏高度的12倍,单位宽度拦截沙量高达14.93 m3,设置防护体系时,阻沙栅栏间隔应保持其高度的9~12倍。研究结论为青藏铁路沿线风沙综合防护体系的措施选择、结构优化和合理布局提供技术支撑。     

砾漠地段铁路沙害成因及防治

兰新铁路西段为我国砾漠地区铁路风沙害最为严重的地段，虽地表无明显积沙，但风沙对铁路行车安全及线路维护依然造成很大危害。通过对典型地段铁路风沙害的分布、地质地貌条件、风沙状况、砂粒来源、危害调查和现场试验分析，确认沙源来自于当地，暴雨形成洪水携带的细颗粒物质成为沙源的重要补充。依据试验资料，文中对戈壁风沙流中砂 粒的空间分布特征做了较为详细的阐述，总结出了当地输沙率经验公式，可对风沙的防护提供定性定量的依据。当地工务部门多年来采取了工程防护措施，经对防护效果进行量测分析、比较后，对其发挥的效能做出了结论，认为多年采用的轨枕栅栏形式结构、网络结构、本体保护，可作为防治戈壁砾漠地段铁路沙害的主要措施手段。经过现场试验、分析，总结出防治戈壁风沙流的综合结构，有效地扼制了风沙危害，确保了运输安全。     

内蒙古高原小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)灌丛沙丘:形态特征及表面气流

小叶锦鸡儿灌丛沙丘是内蒙古高原阴山北麓农牧交错带的主要风沙堆积类型.野外调查表明灌丛沙丘在该区主要分布在耕地、冲积扇下风侧和村落周围等人类活动频繁的地段.根据对耕地、冲积扇下风侧典型样地灌丛沙丘形态参数的详细测量和沙丘及丘间地气流的系统观测结果,发现灌丛沙丘覆盖度及风沙沉积量顺风向减小,近地面气流空气动力学粗糙度顺风向减小;在沙丘单体,风速廓线由迎风坡经丘顶至背风坡趋于复杂.在沙丘形态诸参数中,沙丘高度与水平尺度之间存在良好的幂函数相关,表明在目前风况和沙源环境中该区灌丛沙丘处在加积增高阶段,但其速率小于水平扩展.该区灌丛沙丘的规模主要受上风侧可供沙源有效性和灌丛生长状况的控制,灌丛沙丘的出现是该区土壤风蚀和土地退化的主要标志.     

我国风沙防治工程研究现状及发展趋势

对风沙工程学概念和范畴进行了讨论,初步回顾了我国风沙工程学的发展过程。根据区域环境特征将我国风沙工程研究分为基于沙漠环境的重大工程风沙危害防治研究和其他特征环境区重大工程风沙危害防治研究2个部分。其中,基于沙漠环境的重大工程风沙危害防治研究又可划分为4个阶段,其他特征环境重大工程的风沙危害防治研究主要集中在热带海岸、青藏高原及干旱区戈壁等区域。研究认为,我国重大风沙防治工程的发展趋势可概括为:(1)风沙工程防治体系原理的揭示;(2)重大风沙工程环境效应评价;(3)防沙工程从单纯防沙功能向经济生态型防护体系转变;(4)防沙材料装配式和施工工艺装备化的高效率、高质量快速治理技术。     

蒙古高原东南缘现代灌丛沙丘的发育过程及其对沙漠化的指示意义

在蒙古高原东南缘,灌丛沙丘是主要的风沙地貌类型,也是与风蚀和沙漠化密切相关的风沙堆积,一般在土地开垦后大规模发育,因而记录了区域沙漠化的发展过程.本文对发育在这一地区的灌丛沙丘沉积物地球化学元素的变化进行了详细的解析,结果表明,沙丘沉积物的Zr/Rb比值良好地记录了区域风沙活动的演变情况:当沙丘高度发育至10 ～30cm,39 ～ 59cm,67 ～ 77cm,95～ 105cm,118～ 130cm和138 ～ 140cm时,区域处于风沙活动的活跃期;沙丘高度发育至78 ～ 94cm时,区域处于近80年以来风沙活动的低谷期.结合区域土地开垦史、现代器测气象资料、风沙活动与沙漠化等情况,可以确定,自20世纪30年代以来,蒙古高原东南缘经历了30年代末期至50年代初期沙漠化的初步发展时期,50年代后期至80年代中后期、90年代中后期和本世纪初的沙漠化快速发展时期,以及80年代末期至90年代中前期的沙漠化逆转期.鉴于无航测资料时期沙漠化正逆过程演变研究的缺失,这一区域所发育的灌丛沙丘是延长区域环境变化记录特别是沙漠化演变研究的良好载体.     

戈壁风沙流结构特性及其意义

通过砾质戈壁风沙流野外实测数据的分析以及风洞模拟实验研究发现：戈壁风沙流结构具有与沙漠风沙流完全不同的风沙流特征,戈壁风沙地表的粗糙度随风速的增大而增加,其表面风沙流输沙量高度分布表现出独特的"象鼻"效应,在一定高度处呈现最大值,并随风速的增加而增高。该"象鼻"效应导致戈壁风沙流结构特征值λ远大于 1,不论风速多大,风沙流都处于未饱和状态的非堆积搬运状态。这种特殊性质比较清楚地解释了敦煌莫高窟千年来不被沙山埋没的谜底。并且在风沙防治工程实践中,采用砾石压沙措施,构造类似与砾质戈壁的下垫面,人工促使风沙流结构呈现"象鼻"形状,可使防沙工程达到理想的输导作用。     

中国城镇防沙研究——兼评《城镇防沙理论与工程》

20世纪50年代以来,中国长期坚持开展区域性和针对重大工程设施的风沙灾害研究工作和治理工程,并取得了一系列成果。这些区域风沙灾害防治工程尽管没有明确针对城镇,但客观上对城镇防沙起到了良好效果,已取得的防沙理论和研究成果为城镇防沙研究奠定了良好的理论基础。     

戈壁风沙流结构特性及其意义

通过砾质戈壁风沙流野外实测数据的分析以及风洞模拟实验研究发现：戈壁风沙流结构具有与沙漠风沙流完全不同的风沙流特征,戈壁风沙地表的粗糙度随风速的增大而增加,其表面风沙流输沙量高度分布表现出独特的“象鼻”效应,在一定高度处呈现最大值,并随风速的增加而增高。该“象鼻”效应导致戈壁风沙流结构特征值A远大于1,不论风速多大,风沙流都处于未饱和状态的非堆积搬运状态。这种特殊性质比较清楚地解释了敦煌莫高窟千年来不被沙山埋没的谜底。并且在风沙防治工程实践中,采用砾石压沙措施,构造类似与砾质戈壁的下垫面,人工促使风沙流结构呈现“象鼻”形状,可使防沙工程达到理想的输导作用。     

青藏铁路错那湖活动沙丘的形成机制及治理措施

通过对青藏铁路错那湖活动沙丘分布特征及形成机制的剖析,提出了合理的工程地质选线原则及工程治理措施,以使风沙活动对铁路工程及铁路运营的危害程度尽可能地减少.     

中国城镇防沙研究——兼评《城镇防沙理论与工程》

20世纪50年代以来,中国长期坚持开展区域性和针对重大工程设施的风沙灾害研究工作和治理工程,并取得了一系列成果。这些区域风沙灾害防治工程尽管没有明确针对城镇,但客观上对城镇防沙起到了良好效果,已取得的防沙理论和研究成果为城镇防沙研究奠定了良好的理论基础。随着中国干旱地区的城镇化水平提高,以及因城镇风沙灾害而日益凸显的区域经济社会可持续发展和生态安全需求,在"十·五"后期和"十一·五"期间,国家科技支撑计划正式立项开展与城镇防沙有关的科研和实践,对推动城镇防沙理论与技术的深入研究发挥了重要作用,并取得了一些针对性成果。     

中国近海建筑砂矿床特征

分析研究了我国现已探明的近海建筑砂矿床勘查资料,对建筑用海砂矿床进行了地质分类和工业分类;对我国已探明的近海建筑砂矿床的分布、矿体特征和矿石特征进行了综述。并就不同类型近海建筑用砂矿床矿例进行了解剖,为今后建筑用砂矿的找矿及资源评价工作提供了依据和借鉴,对建筑用海砂矿床的对比研究以及开发环境保护等方面具有较大的现实意义。     

中国铁路风沙防治的研究进展

基于中国沙区铁路的发展历程,系统分析了铁路沙害类型、特点以及风沙防治方案、措施和技术体系。针对我国沙区地域特征和铁路沙害类型,作为个例分类剖析了途径流沙地表、高寒环境与戈壁大风区铁路风沙危害与防治技术取得的成效和面临的问题。结合目前我国沙区铁路的发展趋势,从理论研究和工程防沙实践出发,提出复杂地形、特殊环境铁路沙害是今后风沙工程学领域的重点和理论研究趋势,也是沙区铁路沙害防治的关键和难点。     

Progress of Research on Wind-blown Sand Prevention and Control of Railways in China

Based on the development of railways in desert areas of China, the types, characteristics, schemes, measures and technical systems of wind-sand disaster prevention and control were systematically analyzed in this paper. In view of the regional characteristics of sandy areas and the genres of railway sand damage in China, the results achieved and problems faced of wind-sand hazard and prevention technology in quicksand surface, plateau cold region and Gobi gale area were discussed as a case study. Combined with the expanding trend of railways in desert zone in China at present, starting from the theoretical research and the practice of sand control in engineering, it was proposed that the railway sand harm of complicated terrain and special environment is the key research direction in the field of wind-sand engineering in the future, which is also the crucial and difficult point in the protection and control of railway sand hazard in sandy zones.     

南京过江沉管隧道软基处理水下注浆方案探讨

分析了京沪高速铁路南京过江沉管隧道的工程地质条件,比较了各种地基处理方法的优缺点,提出采用喷射注浆处理沉管地基的方案,为该工程的地基处理探索出一条新路。     

福州地铁1号线工程特性及地质风险研究

福州地铁1号线全线为地下建设,地铁路线主体车站与区间隧道工程均在巨厚淤泥层、富水砂层和花岗岩残积土层等地层中施工,通过研究福州地区特有的工程地质、水文地质等条件综合分析,认为盾构机在软硬不均地层、孤石地层,断裂带、富水砂层中穿越是隧道施工的主要风险源。根据地层的不同工程特性分析了在施工中可能引发的风险事故,同时提出了与之对应的风险措施。     

青藏铁路沿线砾石方格固沙机理风洞模拟研究

通过对青藏铁路沿线砾石方格内风速特征、固沙效率的风洞模拟实验研究发现,当气流运行至砾石方格前缘,水平风速迅速降低,砾石方格对风速的削弱作用非常显著,达到50%左右。气流在沿砾石方格向下风向移动过程中,水平梯度风速逐渐减小,但其减小幅度比较缓慢。砾石方格中风速随高度的分布遵循对数规律,各方格间风速变化趋势相对稳定。砾石方格地表粗糙度在5.2cm左右,摩阻速度为2.4 cm/s。砾石方格中固沙量随着进口风速的增加而增加,在相同风速下,固沙量随离沙源距离的增加呈指数关系递减。     

泛亚铁路大理至瑞丽沿线地质构造综合研究主要进展和成果

为及时破解泛亚铁路西段云南大理至瑞丽沿线的工程地质难题,早日打通中国通往东南亚的重要战略通道,“泛亚铁路大理至瑞丽沿线地质构造综合研究”项目组在部署实施的铁路沿线22幅1 ∶5万区域地质调查基础上,综合编制了铁路沿线的1 ∶2.5万地质图和工程地质图,并从多学科的角度,系统查明和评价了铁路建设区的基础地质与工程地质条件、地质灾害类型与分布、重要断裂带的活动性及其工程影响和高黎贡山越岭段的工程稳定性等,为铁路选线、设计与施工提供了重要的地质支撑,减少了工程设计与施工方面的盲目性,并为未来铁路建设提供了重要的地质保障。此项工作开创了基础地质调查与重大工程建设需求紧密结合的新模式,被誉为地质工作服务于国家重大工程建设的典型范例。     

输电工程沙漠段危害及对策研究

输电线路工程不可避免地要穿越沙漠地区.本文从路径选择、杆塔定位、基础选型及防风固沙等方面对西北某送电线路工程途径沙漠段的选线提出建议,对防治风沙危害提出对策.经过实践检验方法得当,措施合理,线路运行良好.     

晋中至太原城际铁路沿线地质条件分析

晋中至太原城际铁路位于山西断陷带次级构造单元太原断陷盆地内,盆地内部新构造运动复杂,城际铁路沿线跨越多条第四纪隐伏活动断裂,并穿过榆次地裂缝发育地带及砂土液化区域,这些地质问题极大地影响着晋中至太原城际铁路的前期勘测选线。本文从地质构造、地层岩性、浅层地震勘探等方面对穿越城际铁路的三条活动断裂的危险性进行了分析评价,以查明断裂错动对城际铁路的影响。结合前人对榆次地裂缝的研究成果,对城际铁路附近的地裂缝发育情况进行了调查验证,以查明榆次地裂缝对城际铁路的影响。通过在城际铁路车站及车辆段布置地质钻孔,进行标贯试验、剪切波速测试,以查明城际铁路沿线工程地质条件,对沿线车站及车辆段场地进行液化判定及场地类别判定。针对城际铁路沿线存在的上述地质问题,给出了相应的工程建议,对城际铁路前期勘测设计具有重要的指导意义。     

Air density effects on aeolian sand movement: Implications for sediment transport and sand control in regions with extreme altitudes or temperatures

Aeolian sand transport results from interactions between the ground surface and airflow. Previous research has focused on the effects on sand entrainment and mass transport of surface features and wind velocity, but the influence of air density, which strongly constrains airflow characteristics and the resulting sand flow, has not been widely considered. In the present study, entrainment, saltation characteristics and transport rates were examined at nine experimental sites ranging in elevation from ?154 m below sea‐level (Aiding Lake) to 5076 m above sea‐level (Tanggula Mountain pass on the Qinghai–Tibetan plateau). At each site, a portable wind tunnel and high‐speed camera system were set up, and the friction wind velocity, threshold friction velocity and sand flow structure were observed systematically. For a given volumetric airflow, lower air density increases the wind velocity. Low air density also creates a high threshold friction velocity. The Bagnold wind erosion threshold model remains valid, but the value of empirical parameter A decreased with decreasing air density and ranged from 0·10 to 0·07, the smallest values reported in the literature. For a given wind velocity, increased altitude reduced total sand transport and creeping, but the saltation rate and saltation height increased. The present results provide insights into the fundamental mechanisms of the initiation and transport of sand by wind in regions with an extreme temperature or altitude (for example, alpine deserts and low‐lying lake basins) or on other planets, including Mars. These results also provide theoretical support for improved sand‐control engineering measures. The data and empirical equations provided in this paper improve the ability to estimate threshold and transport conditions for wind‐blown sand.