基于室内外风洞试验的铁路风吹雪特性研究

为了研究铁路路堑区域风吹雪作用下路基内外的风雪场分布特征,减少沉积在铁路路堑内的积雪量,基于新建铁路路堑和3种不同形式的防雪栅,在风吹雪灾害易发区域采用原状雪进行风洞试验。结合CFD多相流模型分析方法,建立与风洞试验相同的模型,得到路堑内外不同区域的流场分布变化规律。将试验结果与现场实际布设防雪栅区域的冬季积雪分布进行对比。研究结果表明:本文所采用的模拟试验与现场试验段积雪分布有较好的一致性,路堑内积雪平台的存在可以使得雪粒较多的沉积在积雪平台内,并增加路基表面风速,减少风吹雪作用下沉积在路基顶面的雪量;防雪栅主要影响路堑外流场分布,使雪粒沉积在栅栏两侧并抑制路堑边坡顶部的侵蚀作用;防雪栅与路基间的布置距离应当大于栅栏高度的10倍以上,防雪栅对流场的影响作用与栅栏高度呈非线性关系,而多排防雪栅作用下各排栅栏对流场的影响基本一致;增大风速会减小风雪平衡状态的自然雪深,使得路堑外更多的雪粒被吹向路堑内,路堑内结构形式会明显减弱流场流速,近地面雪粒在六级强风条件下依旧处于小于起动速度的状态,因此,来流风速越大,路堑内雪量堆积越多,路堑内积雪平台也会越快到达雪量承载上限。