格尔木至库尔勒的新建铁路全线长1215km。铁路线路横跨塔克拉玛干沙漠,库木库里沙漠和库姆塔格沙漠,沿线风沙地貌类型较多,风能充足,受风沙灾害影响严重。其中,格库铁路中灶火区段作为典型沙害区段,具有风速大、风向稳定、风沙周期长、线路沿线分布大量流动沙丘等特点,在大风环境下,容易引发风沙流运动,从而导致铁路线路受风沙吹蚀,甚至会影响列车的正常运行。本文依托新建格库铁路全线风沙流研究项目,通过建立风沙观测气象站、绘制风沙地貌专题图、三维激光扫描等手段对中灶火区段的风沙灾害现状进行了较为详尽的调查与观测,并结合现场实验与数值模拟等手段,对该区段现有的铁路风沙防护措施进行了防护效果研究,以期为铁路风沙防治工程提供科学基础。经过综合分析,本文主要研究成果如下:(1)中灶火区段是格库铁路全线受风沙灾害影响较为严重的区域。通过在中灶火实验段建立风沙环境气象站并绘制风沙地貌专题图,发现该区域沙源为沙地和流动沙丘,沙地面积分布广,流动沙丘体积大、数量多、分布集中,沙源距离铁路线路近。该区域风能充足,输沙风向稳定,合成输沙方向在102°-106°之间,年输沙势为452.1VU,为高风能环境。经计算,该区域风沙流处于未饱和的搬运状态,具有较强的输沙能力,极易引发铁路沙害。(2)本文利用三维激光扫描仪对铁路线路周边4个典型流动沙丘进行了两次测量,通过软件对沙丘形态进行绘制后,发现中灶火区段铁路沿线沙丘主要为新月型流动沙丘,经过风季,沙丘的体积有所增加,且形态呈规律性变化。经计算,沙丘的移动速度为2.92-8.39m/a。沿合成风向,小型沙丘的年输沙量达5吨以上,中型沙丘的年输沙量达20吨以上,大型沙丘的年输沙量达25吨以上,流动沙丘的输沙能力十分显著,区域沙害严重,应当布设相对应的防护措施。(3)中灶火区段现有风沙防护体系以双排2m高50%孔隙率的镀锌冲孔网板沙障作为阻沙措施,利用草方格条带作为固沙措施,阻固结合,进行综合防护。本文利用多梯度风速仪和便携式集沙仪对冲孔网板沙障的防风阻沙效果进行了现场实验,得出,双排冲孔网板沙障的最大防风效率值出现在第一排沙障后1m处,在现场大风环境下,0.2m高度处防风效率可达90%以上,经一道沙障后,输沙量衰减30%以上,经两道沙障后,输沙量衰减50%以上。利用粒径分析仪测量后发现,地表颗粒经双排冲孔网板沙障阻隔后,沙粒平均粒径减小59.4%,路基两侧及轨道内沙粒以极细沙和细沙为主。(4)利用野外观测得到的参数与结果,本文建立了中灶火区段风沙流模型,对冲孔网板沙障的防风机理进行研究。得出,在高风能环境下(初始风速12m/s),两道沙障后30m范围内,双排冲孔网板沙障防风效率达80%以上。在极端风能环境下(初始风速24m/s),0.3m高度内,双排沙障后21m范围内风速低于起沙风速,三排沙障后38m范围内风速低于起沙风速。