在寒冷多雪的强风地区,风吹雪灾害常常引发交通中断,特别是对于路堑这类路基断面形式。为了解决这一问题,课题组通过一系列计算流体动力学 (CFD) 模拟,研究了不同路堑断面参数对风吹雪灾害发展的影响,该方向研究成果近期在《Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board》(TRR) 上发表。
在该研究中,首先对路堑的初始状态下的风速和壁面摩擦速度进行分析,然后又比较了不同路堑断面中风雪分布的演变过程,并总结了参数对积雪发展的影响。研究表明,根据流动模式和积雪分布形态,可以将涉及风吹雪灾害的路堑分为两种类型,具体取决于路堑断面中是否存在涡旋。当坡度从1/1变缓为1/2后,风雪流将不会发生分离而形成旋涡,这表明两种类型路堑的临界坡度角为27°。此外,随着坡度的减小,背风侧的雪堆将从靠近山顶的区域移动到坡脚。而增加路堑的深度不仅减少了路面上的吹雪积累,同时还能够提高边坡的储雪空间。这一研究可为应对路堑风吹雪灾害提供了新的理论依据和设计参考,进一步有助于提升风雪地区的交通安全。
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