浅谈沙尘暴对公路的危害

目前，我国部分沙漠地区已经修建了沙漠公路。尽管取得了很多建设经验，但仍存在不少问题。特别是对于不同地区沙漠公路的筑路技术还没有进行比较、系统的深入研究。沙漠地区公路的选线、路基、路面结构设计以及防沙固沙措施，对于保证该地区公路结构的使用寿命，保障行车顺利安全发挥着巨大作用。由于沙漠地区风沙的特殊工程性质，对相应的公路勘察设计和防护设施有特殊的要求。仅限于一般公路的设计并不能完全适应沙漠地区。因此，针对沙漠地区的特殊性，对已通车的宁夏二、三级沙漠公路和包兰铁路实施了成功的防沙固沙措施，特别是在代表性路段的帮助下穿越沙漠的桃横公路，从勘察、设计、施工分析总结了沙漠地区道路建设技术，总结了成功经验，提出了公路勘察、设计、施工过程中应注意的问题在沙漠地区。这将有利于加快我区公路建设速度，节省基建投资，实现可持续公路建设。这一发展战略具有重大现实意义和长远意义。

1 沙丘运动模式

沙丘运动相当复杂，与风、沙丘高度、湿度、植被等多种因素有关。

风是沙丘运动的驱动力，但并不是所有的风都对沙丘运动起作用。只有大于沙粒临界启动风速的产沙风才有效。这种起沙风从毛乌素沙漠气象站风力观测数据统计中可以看出。它只占全年各地区观测到的风的一小部分，沙丘运动的性质和强度取决于这一小部分。沙尘暴条件。

2 风沙对道路的危害

2.1 公路沙害类型

2.1.1风蚀

风蚀包括两种作用：吹动和磨损。风沙地区自然条件的一个重要特点是风大、沙多；路基通常由当地的沙子制成，缺乏粘度且结构疏松。在风的作用下，沙粒很容易被风吹走，造成路基反吹。或者风沙流中的沙粒不断冲击路基表面，造成磨损；如果地表水流侵蚀路基，留下流痕或孔洞，风沙流仍可钻入孔洞并磨削，使沙子填满路基。路肩部分或路面底层凹陷，造成塌方。路基的风蚀主要集中在凸出的迎风部分的上部。风蚀条件因路基类型和天气条件而异。

路堤风蚀多发生在迎风肩和坡上部，特别是高路堤风蚀最严重，常形成上陡下缓的凹凸不平的风蚀坡。一般风蚀量在十厘米以上，最大可达几十厘米。整个路肩都能被风完全侵蚀。不仅增加了养护所需土方量，而且风蚀后路基宽度变窄，严重影响行车安全。

路堑风蚀以边坡和路堑顶最为严重。当主方向与线路平行时，两侧斜坡常被风侵蚀成沟槽状，沟槽深度可达20厘米以上。当线垂直于主风向时，切口顶部形成圆形或不规则形状，迎风面常被侵蚀成犬牙形状。，或形成袋状涡腔。风蚀沙塌入沟渠，堵塞了公路。

无论是哪种断面类型的路基，风蚀程度都与风力的强弱、流沙的强度、填筑材料、边坡是否封闭以及路基性质有关。密封材料。

2.1.2 沙葬

沙埋是风沙地区道路的主要沙害危害。根据积砂形式，公路埋砂可分为片状砂堆积、舌状砂堆积和桩状砂堆积三种基本形式。

(1)片状砂堆积。其特点是积沙面积大，往往连成整个区域，沿路面绵延数十至数百米，甚至长达数公里。积沙过程一般从路堤的迎风路肩，或顺风侧坡、路肩开始，然后逐渐向道路中心扩展，导致整个路面被沙子埋没。片状砂堆积厚度较小，一般为10cm~20cm，最大厚度可超过30cm。这种沙害前期对行车影响不大，但给维修带来困难，因为需要大量的人力、物力来清除积沙。如果不及时清除，积沙会越来越厚，也会影响交通。

(2) 舌状积沙。这种沙害覆盖的范围并不长，少则数米，多则十几米。积沙形态前低后高，前窄后宽。舌头般的沙体向道路延伸。主要发生在出风口区域，特别是路堤迎风面有障碍物、斜风吹入路堑、或线路与沙丘方向交叉时。舌状积沙形成速度快，且积沙厚度较大，极易造成交通拥堵。

(3) 沙子堆积成堆状。这是由沙丘向道路移动引起的。由于可以测量沙丘的移动方向和速度，因此可以预测沙害。但一旦形成，由于积沙量大，清除积沙工作十分艰巨，只能中断交通甚至被迫弃路，造成严重危害。

2.2 沙害原因分析

造成公路沙害的原因有很多。概括起来有两个方面：自然因素和人为因素。自然因素中，最主要的是风源和沙源。风是造成沙尘暴灾害的驱动力，丰富的沙源是沙尘暴灾害发生的物质基础。一般来说，在干旱沙漠和半荒漠地区，沙尘暴对道路造成的损害主要是由于自然因素的影响，而在植被茂密的半干旱草原和半湿润草原地区，沙害的发生往往是人的因素起着重要的作用。由于不合理的农业开垦、过度放牧、砍柴等人类活动，自然植被遭到破坏，导致流沙再现或造成土地沙化。公路建设过程中，线路两侧自然植被大面积被破坏，或不合理取土、弃土。，如不及时采取防护措施，会造成人工砂的损坏。

无论是自然因素还是人为因素造成的，造成道路埋沙危害的原因有两个：一是风沙流受阻而造成的埋沙；二是沙丘运动造成的沙埋。

2.2.1 沙流被沙子阻挡、掩埋

风沙流的阻碍和沙埋与路基的断面特性有关。沙流沿平坦沙面移动时，只有移动床沙面引起的摩擦阻力，即沿途阻力损失，对风力影响很小，对运输影响不大沙子。但作业时气流遇到路堤时，地形的突然变化会导致靠近地面的气流分离，形成涡流，增加局部阻力，大大降低靠近地面的气流速度，从而削弱气流的能力来运输沙子。能量，导致多余的沙子沉降并从沙流中积聚。

现场观测表明，路堤迎风肩处分离带很薄，厚约20cm，涡流强度不大。因此，减弱近地面风速的效果有限。仅在迎风坡和背风坡的坡脚处发生分离减速。更明显了。分离减速度的大小与边坡坡度和路堤高度有关。路堤越高越陡，减速范围越大。减速区迎风坡一般约为路堤高度的3～4倍，背风坡约为路堤高度的7～8倍。半路堤半开挖路段与路堑分离明显，涡流尺寸和强度较大，减速也较明显。上述不同路基上风速的变化也会影响气流输送的沙子量和沙流的结构。可见，最容易积沙、造成沙害的是半填半挖路段和路堑；而路堤积沙相对较少。

在坚硬的地面上，会产生沙粒，并强烈反弹到高处，从而增加了上层气流输送的沙量，使下层处于不饱和状态。因此，它表现出风沙流结构的特征λ值。一般情况下都大于1。

移动的沙粒（跳跃运动）对风施加特殊的附加阻力（移动沙阻力）。稳定表面上沙粒运动产生的风阻力比流沙表面产生的风阻力大。阻力小。这些都有利于砂流的非堆积输送。因此，路堤路面一般不会造成沙流被堵塞、掩埋的严重危害。路堤路面仅在路线平弯处和靠近路基侧面有障碍物的区域容易发生流沙灾害。

风沙流的阻碍和堆积导致道路积沙被掩埋，主要表现为片状积沙和舌状积沙。