基于室内外风洞试验的铁路风吹雪特性研究

李鹏翔，白明洲,2，丁录胜，邱树茂

(1.北京交通大学土木与建筑工程学院，北京，100044；2.北京交通大学北京市轨道工程重点实验室，北京，100044；3.新疆铁道勘察设计院地质路基设计分处，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐，830011)

修建铁路工程会改变自然环境的地形地貌，其中路堑为较易产生积雪堆积的路基结构形式，在线路内形成的积雪会严重影响交通运营安全[1]。目前风吹雪灾害的防治一般通过改变风雪场流向来实现，其中主要包括应用防雪栅(墙)、防雪林及防雪走廊等，实践表明防雪林在风吹雪易发区域种植条件要求较高且难以维护[2]，防雪走廊入口处易产生积雪[3]，采用防雪栅来减轻积雪对道路的影响相对简便有效的方法[4]。

怀俄明公路自1971年开始设置防雪栅以来，事故率减少75%，每年因积雪封闭道路时间减少近9 天，路面积雪堆积明显减少[5]；近年来，国内也已将防雪栅的应用在风雪灾害易发区域，但由于早期工程建设的忽视，既有线路往往在出现灾害后才考虑采取防治措施；近年新建的精伊霍铁路[6]、克塔铁路[7]、张呼铁路[8]等风雪灾害易发区域也有针对性地进行了风吹雪灾害防护措施，但所采用的方法与布置形式较多基于经验选择。目前研究主要集中于防雪栅自身结构形式，包括不同栅栏孔隙率、高度、布置距离等因素[9]，并未将其与实际防护目标相结合，有关防雪栅两侧沉积雪量、防雪栅作用下对铁路路堑内风雪特征的影响也尚无统一定论。

目前，应用在交通工程方面的风吹雪灾害防治研究主要集中于数值模拟，包括对不同结构形式下的路基(尤其是路堑)内的积雪分布[10]，从工程设计的角度对防雪栅的布设进行指导，对不同路基结构形式和不同高度的防雪栅进行计算，确定合理的路基断面形式与防雪栅组合设计方案[11]；并对防雪栅作用下不同路堤结构形式的路堤断面风雪流场分布特征进行研究[12]；但由于目前流体力学的Navier-Stokes 运动方程几乎难以求解，而k−w，k−e，LES等常用的数值湍流模型各有长短，使得数值模拟所得结果的准确性还有待进一步分析[13]。

作为风吹雪现象常用的3种研究方法之一，相较于野外监测，风洞试验可以有效地控制风速、风向、雪量，而相对于目前数值模拟中多相流模型的不完善和过于理想化的模型假设，风洞试验几乎可以完全再现自然流场分布，并还原雪颗粒的受力及运动状态。

20世纪学者们从起动风速、运动特征等方面为风洞试验奠定了理论基础，近年来，风洞试验主要应用于分析包括阶梯平屋顶(车站站场厂房)、大跨度屋面不均匀荷载(冬奥会场馆)、建筑物(建筑群)风吹雪作用下的积雪分布，从风雪场初始条件、结构几何形态、风雪荷载分布形式及相关影响因素等方面进行研究[14−15]。

虽然风洞试验可以较好地还原自然界中流场分布，但由于受到风洞设备尺寸限制，模型和颗粒材料的限制成为制约风洞试验准确性的主要因素之一，并且由于雪颗粒的特殊性，大多数室内常温风洞试验必须采用模拟材料代替雪颗粒，而在低温风洞室内进行的真雪试验也多采用将室外积雪搬入室内设备[16]，但这样通常会破坏雪粒间主要的结构状态，对结果造成一定误差。

为此，本文作者采用可移动风洞设备进行现场原状雪试验，采用模拟材料进行室内风洞试验，获得铁路路堑区域内外的风雪场特征，并与现场试验段路基内外的积雪分布变化进行对比。

1 试验方法

室外风洞试验设备为中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的可移动风洞，风洞试验段长×宽×高为6 m×0.6 m×0.6 m，设备可连续调节风速范围为0～30 m/s。风洞主要结构包括风洞洞体、数据采集及控制系统，试验流场的参考风速采用固定点位的皮托管和微压计测量与监控。可移动风洞于2019年2月安装在铁路路堑工程区域风吹雪现场，室外风洞设备如图1所示。

图1 室外风洞设备Fig.1 Outdoor wind tunnel equipment

室内风洞试验在北京交通大学常温多功能风洞实验室进行，风洞试验段长×宽×高为10.0 m×1.2 m×1.5 m，设备可连续调节风速范围为0～20 m/s。设备构造与室外可移动风洞相同，流场测量方式采用测架可移动的皮托管。室内风洞设备如图2所示。

图2 室内风洞设备Fig.2 Indoor wind tunnel equipment

1.1 相似条件

由于室内外风洞试验均为缩小比例的模型试验，所以要遵循试验的相似准则。本文总结20世纪60～80年代中的相关风洞试验，其中风洞试验的相似准则主要由起动条件、运动过程和堆积形态3个方面组成。

在起动条件相似方面，主要为保证颗粒的起动风速相似，风吹雪运动中雪粒起动的直接因素是颗粒受到的摩擦速度大于自身的阈值风速，试验中颗粒受到摩擦速度如式(1)所示，表示颗粒的微观起动风速。但在风洞试验中由于摩擦速度测量困难，采用颗粒宏观起动速度来近似代替上述条件，如式(2)所示，同时保证风洞试验中的流场是完全发展的湍流场，如式(3)所示。

式中：τ为雪粒表面受到的剪切力；ρs为颗粒密度；u(H)为风洞出流口风速；ut(H)为颗粒宏观起动风速；v为流场的运动黏度，在空气流场中取值为1.45×10−5m2/s；g为重力加速度。

对于颗粒运动过程的相似，在满足运动中颗粒受力状态和运动轨迹相似的条件下即可认为颗粒运动过程是相似的。在流场中颗粒主要受到重力、黏力、曳力、马格努斯力等，其中主要相似参数为弗劳德数Fr(Fr表示流体惯性力和重力的相对大小，如式(4)所示)和雷诺数Re(Re表示流体黏力和重力的相对大小，如式(5)所示)。

式中：u为流体速度；L为流场特征长度。

由以上风吹雪运动过程中需要满足的相似条件可以看出，风洞试验的相似准则主要集中在模型与原型间几何尺寸、速度、粒子物理属性、测试时间等方面。然而，在风洞试验中不可能同时实现所有这些参数的相似性，如雪粒粒径约为0.2 mm，如果按照几何比，在风洞试验中颗粒尺寸过小会导致颗粒在较弱的风场作用下变成悬移的粉尘状态，无法达到试验效果且损坏设备，但目前相关风洞试验结果表明忽略了这一参数不会带来明显影响。而由Fr和Re的表达式也可以看出，二者在速度u的分量上是互相矛盾的，不可能同时满足。

1.2 试验材料

1.2.1 试验模型

试验模型以实际工程结构物为原型，主要包括铁路路堑、防雪栅模型。路基模型采用抛光木板加工，栅栏采用单线铁路路堑模型。原型深度为3 m，路基顶面宽为8 m，边坡坡度为1:1.5，风吹雪区域铁路路堑特有的积雪平台宽为5 m；栅栏为可调节高度和孔隙率的插板式防雪栅，其中单个插板孔隙率为50%，单块栅栏原型高度为0.5 m。图3所示为室内风洞试验中6 块插板所组成的栅栏，总高为10 cm，孔隙率为50%。室内和室外风洞试验模型缩小比例分别为1/30和1/60，其中室内风洞阻塞率为3.9%，室外风洞阻塞率为4.8%。满足JGJ/T 338—2014“建筑工程风洞试验方法标准”对风洞试验阻塞率的要求。

图3 室内风洞采用的插板式防雪栅栏Fig.3 Insert-type snow fence for indoor and outdoor wind tunnels

1.2.2 试验颗粒

室外风洞采用现场降雪后的松软雪颗粒，在搬运至风洞内部过程中尽量减少对原状雪的扰动。现场雪粒测量密度为139 kg/m3，试验均在白天阴处进行，环境温度为−15～−10 ℃。

室内风洞采用模拟材料代替雪粒，在试验前选定几种与雪粒外观相近的颗粒，根据上述相似准则，结合对雪粒密度、粒径、休止角、沉降速度等参数的研究，选择包括人造雪、盐粒以及不同级配的硅砂在内的材料比较其物理性质，然后通过预吹风试验选定粒径为0.2 mm 的细硅砂代替雪粒。表1所示为室内风洞试验选定的细硅砂颗粒和室外风洞所采用的铁路路堑工程风吹雪现场雪粒的物理力学参数对比，其中硅砂来自于购买的商业化成品材料。

表1 雪粒和细硅砂参数Table 1 Parameters of snow particle and fine silica sand

1.3 试验参数

在试验前首先采用闭合劈尖调节流场分布，并改变风洞流场出口粗糙度，使其与风吹雪灾害易发区域的B类地貌流场特征相吻合，调节后的流场湍流度沿路基高度范围内基本保持稳定在11%左右，满足GB 50009—2012“建筑结构荷载规范”对B类地貌流场的要求。

铺雪前缘与风洞出流口保持一定距离，室内和室外试验吹风前初始雪深铺设分别为20 mm 和10 mm(均对应实际雪深600 mm)，计算域整体如图4所示，其中黄色部分为铺雪区域，为了避免风机设备对模型域内流场的影响，铺雪区域前缘与风机设备出流口保持一定距离。

图4 试验区域示意图Fig.4 Schematic diagram of test area

在室外风洞中对原状雪进行起动速度的测试，当开机风速为5.5 m/s 时仍有少量雪粒运动，考虑目测误差等因素，认为开机风速为5 m/s时颗粒开始运动，此时距离地面50 mm 的皮托管测试点风速为3.5 m/s(三级微风)，根据近地面风场对数率剖面模型算得雪粒阈值风速为3.1 m/s，吹风15 min后运动雪粒明显减少，考虑目视误差将吹风时间定为20 min(1 200 s)。室内风洞则通过调节硅砂的粒径获得与原状雪较为一致的起动速度，试验中设置为相同的吹风时间。吹风后采用精度1 mm的测雪尺进行雪深测量，并采用插值法得到模型域内雪深分布。

预试验中路堑模型线路方向的边缘处出现强烈的气流分离(类似平面屋顶边缘出现的侵蚀现象)，雪深几乎为0 m，而实际线路方向长度远大于栅栏与路基距离，所以，测量时选择边缘无侵蚀区域。

2 试验结果

在考虑实际雪量和栅栏占地面积的条件上，所有计算中保持路基形式不变，选定3种防护形式的防雪栅进行试验，参数如表2所示，其中单排防雪栅的孔隙率与布置距离以Kumar 建立在Banihal山顶的防雪栅结构参数为基础[17]。

表2 3种布置形式的防雪栅Table 2 Three forms of snow fences

在风吹雪相关研究中，通常以吹风前初始雪深为标准，将吹风后各点位雪量进行归一化得到雪量系数，也表示风吹雪作用下计算域各处的堆积−侵蚀现象，雪量系数大于1表示该处产生堆积，雪量系数小于1表示发生侵蚀[18]，本文采用同样的表示方法。

2.1 不同布置形式防雪栅

室内风洞试验路堑内外横截面平均雪量系数如图5(a)所示。从图5(a)可知：3 种布置形式的栅前最大雪量系数由大到小依次为1.516(单−5)>1.327(单−3)>1.316(双−3，近入流口)>1.16(双−3，近路基)，在紧贴栅栏两侧各工况下雪量系数急剧减小至0.6～0.8 区间，然后栅后雪量呈现出先增多后减少的趋势，并在路堑边坡顶部达到最小值。

室外风洞试验路堑内外横截面平均雪量系数如图5(b)所示。从图5(b)可知：不同防雪栅布置形式下的积雪分布变化规律与室内风洞试验相同，但栅前最大雪量系数由大到小依次为1.827(单−5)>1.678(单−3)>1.527(双−3，近入流口)>1.347(双−3，近路基)，而在紧贴栅栏两侧各工况下雪量系数减小至0.4～0.6 区间。栅前和栅后的雪量变化范围远比室内风洞试验的大，栅栏对积雪重分布表现出更为明显的作用。

图5 不同栅栏防护形式下雪量系数Fig.5 Snow amount coefficient at different forms of snow fences

上述试验结果中单−3的栅前雪量均比双−3(近入流口)的大，这可能是由于风洞试验时双排栅栏间的距离相对计算域是不可忽略的，且雪量有限，所以单−3的沉积雪量较双−3(近入流口)的沉积雪量有所增加。

由于室外风洞试验皮托管测量架的移动距离限制，仅在室内风洞试验中对多点位流场进行测量。图6所示为不同防雪栅布置形式下防雪栅两侧沿竖直方向的风速分布。由图6可以看出：栅前流速分布在3 m高范围内几乎一致，可见不同布置形式的栅栏对栅前流场的影响程度几乎是相同的，单−5在紧贴栅前处的流速剧烈衰减区域同样在3 m以下，3 m高度以上防雪栅对流场的影响并未与其他工况表现出较大差异，区别仅在于单−5 防雪栅对栅前5 m处的流速减弱作用略比其他工况的大。

图6 不同防雪栅布置形式下防雪栅两侧流场分布Fig.6 Distribution of flow field on both sides of snow fences under different forms

在栅后，单−5 防雪栅明显增加了流速减弱范围，但对栅后流场的影响范围并没有随着栅栏高度增加而完全增加。单−5 防雪栅栅后紧贴栅栏处流速从约4 m高处即开始明显恢复，而高度为3 m的栅栏其恢复高度基本在栅顶以上，这说明随着防雪栅高度增加，栅后的流场减弱区域范围是有限的，并不能随着防雪栅高度增加而增加，多排布置形式的栅栏则直接增加了计算域内的流场减弱范围，并且各排栅栏两侧流场分布几乎一致，说明该减速沉积范围与栅栏排数呈倍数关系。

图5中，双−3防雪栅的两排栅栏顺风向表现出沉积雪量逐渐减小的趋势，这可能是由于试验中雪量有限，多排栅栏并未能充分发挥积雪沉积的作用。而在实际环境中计算域是足够大的，且在来流雪量充足的情况下，可以认为单−3和双−3(第一排)的沉积雪量是相同的，并且各排栅栏所致的沉积雪量也是一致的。

图7所示为不同防雪栅布置形式下路堑内距离地面1 m高度处风速分布。由图7可以看出：在路基内除了路堑边坡外，整体流速基本低于0.5 m/s，风速由大到小总体分布为路基顶面、迎风侧积雪平台，背风侧积雪平台，流速最慢的背风侧积雪平台成为路堑内积雪沉积量最大的地方。如果风吹雪区域路堑中不设置积雪平台的话，由路堑外吹来的雪粒将会直接堆积于路基顶面上。

图7 不同防雪栅布置形式下路堑内风速分布Fig.7 Wind speed distribution in cutting under different forms

在单−5 防雪栅布置形式下，路堑边坡顶部流速较其他栅栏布置形式下的流速降低了约0.5 m/s，流速的降低抑制了边坡顶部的侵蚀作用，减少了路堑边缘被加速吹向路堑内的雪粒；路堑内其余区域流速分布基本保持一致，并未随路堑外防雪栅布置的形式出现明显变化，即不同防雪栅布置形式下所导致的积雪分布不同，主要是由于防雪栅影响了路堑外的流场分布，使雪粒较多地沉积在路堑外，减少到达路堑内的雪量。

2.2 不同来流风速

作为风吹雪的动力来源，风场是影响积雪分布的重要因素之一。选定单−3 防雪栅并改变风洞出流口风速。室内风洞试验路堑内外横截面平均雪量系数如图8(a)所示。从图8(a)可知：5.5 m/s风速下栅栏作用范围内最大和最小雪量系数分别为1.15和0.60，路堑外平均雪量0.73，栅栏上风侧积雪堆积范围约5m；当风速增加至11.5 m/s 时，栅栏作用范围内最大和最小雪量系数分别为1.65 和0.49，路堑外平均雪量系数0.45，栅栏上风侧积雪堆积范围增加至约35 m。室外风洞试验路堑内外横截面平均雪量系数如图8(b)所示。从图8(b)可知：防雪栅两侧的积雪分布变化趋势与室内试验相同。当来流风速为5.5 m/s 时，路堑外的平均雪量系数较来流速度为7.5 m/s 和9.5 m/s 时分别增加了18.54%和27.73%，而在路堑内则相应地减小了9.53%和19.33%。

图8 不同来流风速下的雪量分析Fig.8 Snow amount coefficient at different inflow velocities

图9所示为室内风洞试验中，不同来流风速下防雪栅两侧沿竖直方向的风速分布。从图9可以看出：在栅栏上风侧，随着来流风速增大，在远离栅栏区域的风速也相应增大，更多更远的雪粒在流场的裹挟下开始运动，紧贴栅栏两侧的风速几乎都衰减为0，因此，雪粒在此减速并堆积。在栅后随着距离增加防雪栅影响逐渐减弱，由栅后5 m处的风速对比可以看出，来流风速越大，栅后速度也较快恢复至雪粒的起动速度，使得更多的雪粒被吹向路堑内。

图9 不同来流风速下栅栏两侧流场分布Fig.9 Distribution of flow field on both sides of snow fences under different inflow velocities

图10所示为不同来流风速下路堑内距离地面1m高度处风速分布。从图10可知：来流风速明显影响路堑内流场的分布，当来流风速为5.5 m/s时，路堑迎风侧坡顶风速为1.9 m/s；当来流风速为11.5 m/s 时，路堑迎风侧坡顶风速增大至4.9 m/s，路堑边坡的侵蚀作用明显加强，大量路堑外的雪粒被吹向路堑内。同时在路堑内，相对于来流风速为5.5 m/s时，来流风速为11.5 m/s时的路基顶面风速几乎增大了一倍，但由于路堑内流速本身衰减较为剧烈，即使在来流风速为11.5 m/s时，路基顶面的风速也并未超过1 m/s，因此，增大来流风速造成路堑外更多的雪粒被吹向路堑内，而路堑内虽然风速增长率很大，但由于风速较低，依旧造成了大量雪粒在此沉积。

图10 不同来流风速下路堑内风速分布Fig.10 Wind speed distribution in cutting at different inflow velocities

3 讨论

3.1 铁路风雪场分布特征

无论是栅栏还是路基，均是各结构处流场的变化导致积雪分布的不同，对相同工况下的路基与栅栏模型进行建模得到全区域的流场分布图，其中模型参数和计算参数设置与文献[19]中的相同。

3.1.1 路基内

图11所示为来流风速为7.5 m/s 时，有无栅栏作用时的路基内与轨道结构处的流场矢量对比图，其中栅栏布置形式为单−3。由图11可以看出：路堑边坡顶部区域由于受到流场分离作用出现明显的加速，在路基内整体流速基本低于1 m/s的情况下，路堑边坡顶部的流速达到了2.5 m/s，因此，路基边缘的雪会被吹向路堑内，无栅栏时该侵蚀范围约为20 m。当防雪栅存在时，可以看出路堑边坡顶部的侵蚀作用明显受到了抑制，因此吹向路堑内的雪粒减少。而由于路基内流速整体处于较小的范围，防雪栅的存在对积雪平台以及轨道结构处的流场特征并未表现出较明显的影响。

图11 路基内流场矢量图Fig.11 Vector of flow field in cutting

3.1.2 路基外

没有防雪栅时路基外风速由地面向上基本保持均匀的对数率分布。图12所示为单−3栅栏作用下，来流风速7.5 m/s 时栅栏两侧流场的矢量分布图。由图12可以看出：防雪栅存在时可以将栅两侧的流场变化分为栅前流速减弱区、栅顶流场分离区和栅后流速减弱区这3个区域。其中栅前流速减弱是由于栅栏实体部分直接的阻挡作用，而受到栅栏孔隙加速作用的流场和栅后原有的低风速流场相遇产生旋涡，旋涡的存在明显减弱风速，雪粒在栅前和栅后的风速减弱区难以维持自身的运动，于是便产生沉积现象。试验中，在相同的初始雪量下，路堑外栅栏所致的沉积雪量越多，路堑内的雪量越少。

图12 栅栏两侧流场矢量图Fig.12 Vector of flow field on both sides of snow fence

3.2 对风雪场分布的影响

3.2.1 防雪栅布置形式

图13所示为数值模拟得到的不同防雪栅布置形式下的计算模型中心截面的流场云图。由图13可以看出：栅前积雪沉积距离并未随防雪栅布置形式的不同而明显改变，而不同布置形式的栅栏则显著影响栅后风速减弱区的范围，栅栏高3 m时该区域长度约为30 m，栅栏高5 m时该距离增加至约为60 m，可以看出栅后积雪沉积区范围至少大于栅栏高度的10 倍，这也是高度较大的防雪栅与路基设置距离较远的原因。在高防雪栅作用下，与防雪栅距离较近的路基会处于栅后弱风区，造成路基内积雪反而增多；防雪栅排数增加直接扩大了区域内的弱风区范围，栅栏两侧的风速减弱范围与强度也基本保持一致。

图13 不同防雪栅布置形式下流速等高线图Fig.13 Contour of wind speed at different forms of snow fences

3.2.2 来流风速

图14所示为不同来流风速下计算模型中心截面的流场云图。由图14可以看出：来流风速显著改变路堑外的流场特性，而对流场内的流速影响则相对较小，当风速从5.5 m/s 增加至11.5 m/s 时，路基内近地面处的流速也基本处在0～1 m/s的流速区间，这与上述风洞试验中不同来流风速下路基内流场的测量结果也是一致的。

图14 不同来流风速下流速等高线图Fig.14 Contour of wind speed under different inflow velocities

在路基外，来流风速增加直接增大全区域内的流速，当来流风速为5.5 m/s 时，区域内最大风速为5.9 m/s，而当来流风速为11.5 m/s时，区域内最大风速达到13.7 m/s，风速自地面向上显著增加。由于雪粒自身的阈值风速(起动速度)不变，增加风速会增加雪粒表面受到的流场剪切力，增大雪粒表面的摩擦速度(如式(1)所示)，使更多的雪粒进入运动状态，因此，风吹雪平衡状态下的雪深减小。大风作用下更多的雪粒被裹挟进入风吹雪运动，而路堑内风速较低，故风速越大，就会有越多的雪粒被吹进路堑内进而沉积。

3.3 实例验证

新建阿富准铁路位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区境内，线路地处阿尔泰山南麓，沿线区域气候干燥。降雪期年均为5个月，最大积雪平均厚度达940 mm；年平均风速为1.95 m/s，最大瞬时风速为22.1 m/s，最大定时风速为19.5 m/s，年平均八级以上大风日数为19.8 d。根据前期现场调研选取阿富段DK145+500～DK146+600 段作为试验段，该段内风蚀作用强烈，坡面及地表低洼处局部可见有明显吹蚀槽痕。阿富准铁路试验段区域如图15所示。

图15 阿富准铁路风吹雪研究试验段区域示意图Fig.15 Schematic of snow-drifting test section of Altay—Fuyun railway line

在试验段中布置3种不同布置形式的栅栏，如图16所示。栅栏高度和孔隙率与上述室内和室外风洞试验的“单−3，双−3，单−5”的栅栏原型中相同，主要区别为试验段中栅栏采用菱形孔透风防雪栅栏，栅栏布置距离与试验工况中的相同。

图16 现场试验段不同布置形式栅栏Fig.16 Different forms of snow fence in field test section

在2018年12月一次降雪后对试验段进行雪深测量，采用精度为1 mm的量雪尺进行测量，测量范围顺主风向从路堑上风侧120 m 至下风侧50 m，沿线路方向长度为500 m。以初始雪量为标准将实测雪深归一化后得到图17。为减小地形影响，忽略实际雪深测量中剧烈突变及明显不连续的雪深数据。由图17可知：栅栏上风侧的积雪沉积范围为15～20 m，栅后积雪同样增加，在路堑边坡顶部边缘处出现强烈的侵蚀作用。以路堑外120 m到路基边坡顶部之间的距离计算路堑外栅栏作用范围内的平均雪量，室内风洞中单−3、单−5和双−3这3种工况下路堑外雪量较无防雪栅的雪量(0.771)分别增加14.52%，23.60%和19.70%，室外风洞中3种工况路堑外雪量较无防雪栅工况分别增加12.9%，18.5%和15.9%，而在现场试验段中该测量值分别为12.13%，16.69%和14.85%。可以看出风洞实验中的栅栏起到了更为明显的作用。这可能是由于现场实测中来流风速风向多变，试验段现场自建气象站监测到该区域平均风速小于6 m/s，且现场风向并不总是垂直于栅栏，而风洞试验则是保持恒定的来流风速和流向垂直于栅栏与路基的状态。这也说明了风速越小，防雪栅对积雪重分布的能力越弱，积雪分布越趋近于自然状态下的积雪分布。

图17 现场试验段雪深系数Fig.17 Snow amount coefficient of field test section

4 结论

1)防雪栅主要影响路堑外的风雪场分布，并减少吹向路堑内的雪粒。在路基边缘存在约20 m长的剧烈侵蚀区域使雪粒吹向路堑内，防雪栅的存在会抑制该侵蚀作用；路堑内背风侧积雪平台流速最慢，雪量最大，在风吹雪区域路堑中有必要设置积雪平台。

2)防雪栅与路基间的距离应该大于栅栏高度10 倍以上，而随着防雪栅高度增加，其对风雪场的影响作用是趋于有限的；在试验中，多排防雪栅顺风向下各排栅栏作用效果递减，而在实际环境中雪源充足的情况下，各排相同形式的栅栏所起的作用基本一致。

3)增大来流风速会减小风雪平衡状态下的自然雪深，并且栅栏两侧和路堑内会越快地产生积雪；由于路堑内本身剧烈的风速衰减，六级强风下路堑内积雪平台也难以达到雪粒的起动风速，造成路堑外吹来的雪粒沉积于此。