论文部分内容阅读
公路是现代文明的重要标志,也是经济发展和社会进步的基础。公路风吹雪灾害是季节性积雪区最普遍、最频繁和危害最严重的公路雪害形式,是严重影响公路交通安全的一种自然灾害。国内外虽然对公路风吹雪进行了研究,但是还不够系统和全面。风洞试验方面,由于试验条件的限制,国内运用该方法来系统地研究公路风吹雪的成果很少。数值模拟方面,根据目前的数值模拟研究来看,大多数的研究是采用单相流的模拟方法来近似地研究风雪两相流,通过空气相速度场的变化来推测雪颗粒的运动情况,缺少定量的分析。本文以解决因公路风吹雪而引起的各类交通安全事故为出发点,结合国内外目前的研究方法和研究成果,采用风洞试验结合基于Fluent提供的Mixture多相流模型的数值模拟方法为研究手段,对公路风吹雪灾害严重的地区的公路典型路基断面积雪分布规律和路侧防治技术进行了深入研究,主要研究内容包括以下几个部分:针对不同路堤高度的路堤式公路进行了风洞试验研究,根据试验数据对数值模拟方法的可靠性进行了验证。然后利用数值模拟方法针对路堤式、路堑式、迎风半路堑和背风半路堑四种典型路基断面形式进行参数分析,得到了典型路基断面形式的各因素对公路积雪分布规律的影响。针对挡雪墙距路堤坡脚不同距离进行了风洞试验研究,根据试验数据对数值模拟方法的可靠性进行了验证。然后利用数值模拟方法针对挡雪墙的高度、挡雪墙距离路基坡脚的距离以及挡雪墙的布置形式(包括单排布置和双排布置两种)进行参数分析,得到了挡雪墙各因素对公路积雪分布规律的影响。利用风洞试验和数值模拟的结果,在对典型路基断面雪害形成过程深入分析的基础上,针对未建的公路,提出了减少或避免风吹雪灾害在选线和路基断面优化设计方面的总体原则和要点。针对选线和路基设计无法避免的或已建好的公路进行路侧防治,根据不同因素下挡雪墙的挡雪效果,同时考虑工程造价,给出了挡雪墙的高度、布置位置以及布置形式的合理设计参数,并对其他防治措施进行讨论研究。