摘要
公路发生风吹雪灾害会导致路面大量积雪而阻断交通，能见度降低而影响行车安全，从而严重制约了公路运输功能，造成较大经济损失。新建京新高速公路（G7）巴里坤至木垒项目位于新疆东部天山北麓，路线经过区域冬季易发生风吹雪灾害。为保证路线开通后的安全运营，减少风吹雪灾害的影响，本文对该高速公路风吹雪分布特征进行了现场调研分析，找出了风吹雪灾害易发路段。通过建立数值分析模型，研究了不同路基断面形式的风场和积雪特征，进而又对比了不同设计参数挡雪板的作用效果，给出挡雪板高度、孔隙率、设置位置及长度的建议。本论文主要工作内容及成果如下： （1）新疆东部天山北麓的地形和气候条件使得京新高速公路（G7）巴木段风雪灾害在空间上和时间上均呈现不均匀分布。局部路段存在乱风现象，使得该公路工程会受到自然风雪灾害影响，同时由于路线范围内原有的微气候和微地形条件的改变，某些地段会出现严重的风吹雪灾害。为全面了解巴里坤至木垒公路沿线气象和风吹雪分布状况，本文对路线两端巴里坤县和木垒县气象站的监测数据进行了分析，进而通过全线雪情调研，掌握了该公路沿线的风雪流特征，得到巴里坤至木垒公路建设项目区域内积雪密度、雪深、风速等分布规律，探索了不同断面形式路基的风吹雪特征及风吹雪灾害的发生机理。 （2）根据项目沿线风吹雪分布状况，选择路堤、互通匝道、全路堑、半填半挖路基等不同路基断面形式的风吹雪问题进行仿真模拟。利用Fluent数值模拟软件建立三维模型，经与现场实际测量结果比较，验证了所建模型的合理性以及模拟结果的可靠性。进而针对这几种易发风吹雪灾害的路基形式，总结得出与其对应的积雪规律，从而对类似区域高速公路风吹雪的有效防治提出设计方面的建议。 （3）基于风吹雪雪害形成机理，本文对挡雪板这种防治措施进行了防雪效果的研究，在此基础上对挡雪板设计参数的优化进行了探索。分析了不同高度、不同孔隙率、不同风向角条件下的挡雪板挡风阻雪效果，给出挡雪板合理的空间布设位置及挡雪板端部的形状设置建议，从而能够较好地避免形成雪堤造成积雪上路，对公路风吹雪路段进行有效地防护。 上述成果对风吹雪工程防治措施的动态设计、动态施工提供了合理有效的建议，这对保证高速公路安全运营具有重要的理论研究意义和实际应用价值。
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