前言

我国分布有众多沙漠和沙地,包括塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、柴达木沙漠、库姆塔格沙漠、乌兰布和沙漠、库布奇沙漠、科尔沁沙地、毛乌素沙地、浑善达克沙地、呼伦贝尔沙地。这些沙漠和沙地的组成物质——风积沙,为一种风积成因的砂类土,是在干旱、半干旱气候环境下形成的一种特殊的地质材料;较之其他成因的砂类土,具有组成颗粒较细且均匀、粉黏粒含量低、含水率低等特殊工程性质。

千百年来,中华民族为了生存和发展,在平原区、丘陵区和山区积累了丰富的工程建设经验,对这些区域冲积、洪积、坡积、残积等成因类型的砂类土工程性质进行了丰富和成熟的研究。但是对于沙漠地区,一直以来工程建设项目不多,积累的经验也不足,由此造成相关的规范和规程缺少以风积沙作为地基土体和填筑材料的标准性规定,在工程设计、施工和检测中难以起到相应的指导作用。

近几十年来,随着我国社会和经济的发展,陆续在荒芜的风积沙地区兴建完成了许多工程,包括沙漠公路、输气管道、输变电线路、输水渠道、水工建筑物等工程项目。其中,尤以公路建设项目居多;针对公路建设项目开展的风积沙工程研究取得了显著成果,获得了风积沙工程特性的大量真实有效的试验资料和数据;对风积沙材料在公路建设中的应用与防护方面也研究和摸索出许多实用可靠的施工技术和措施。许多修建完成的沙漠公路已经投入应用多年,使用效果良好。

近年来,我国在沙漠地区先后建设了一些大中型水利工程,例如穿越腾格里沙漠南缘的甘肃省景电二期向民勤调水工程于2000年9月全线建成,新疆某沙漠明渠的建成填补了我国水利工程建设史上的一项空白。最近在内蒙古境内的黄河干流上建设中的黄河某水利枢纽工程土石坝段处在乌兰布和沙漠区内,目前土石坝已经施工完成,即将投入使用。此外,还有诸如输气管道、输变电线路等岩土工程方面的建设项目,也得以完成和投入应用。

伴随着这些工程项目的实施,众多工程技术人员和研究者深入工程实际,详细试验和研究了各地区风积沙材料的工程特性,探索和总结了风积沙材料的应用方法和施工工艺。经过多年的、不同类型的工程项目的研究和实践,积累了比较丰富的资料成果,同时也取得了许多宝贵的工程建设经验。尽管如此,目前国内在风积沙工程性质和工程应用方面总体上来讲尚缺乏系统的研究和总结;风积沙的工程实践经验和研究成果也比较零散,一般还局限于具体的工程项目,对于风积沙的研究和应用也没有形成相应的规范性标准。

展望未来,我国在沙漠地区进行工程建设会越来越多,而风积沙具有分布广泛、储量丰富、取材方便的特点,是沙漠地区最丰富和最廉价的物质材料,具有成为沙漠工程重要基础材料的可行性。通过对风积沙的工程性质的试验研究,使其能在不同的工程建设项目中得到很好的应用,将会取得良好的质量效益、经济效益和环境效益。

本书对黄河某水利枢纽工程所处的乌兰布和沙漠风积沙的工程性质进行了汇总;同时归纳和汇集了我国沙漠地区工程建设的部分研究和应用成果。希望能抛砖引玉,对将来风积沙研究、施工和工程处理起到一些参考和借鉴作用。

在本书的编写过程中,得到了中水北方勘测设计研究有限责任公司勘察院的大力支持和指导,同时引用了有关单位和研究者非常宝贵而有价值的资料,在此表示衷心的感谢。

由于水平有限,各种资料文献繁杂,编写内容不可避免地存在疏漏和不当之处,作者诚恳希望读者与专家们不吝赐教、批评指正。

作者

2013年9月于天津