海绵城市建设中透水性沥青路面的应用技术研究

作     者：靳凯洋 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李志勇

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：透水沥青路面 空隙率 渗透系数 数值模拟 蓄排水能力 

摘      要：随着城市化程度越来越高,城市原始的自然土壤迅速被钢混建筑物或非透水硬化地面取代,导致不透水面积占比迅速增加,进而改变了自然土壤植被及下垫层的渗透性能。在降雨量一般时,传统密集配沥青混凝土路面易发生溅水、喷雾、夜间炫光等严重影响行车安全的现象;在强降雨气候条件下会产生大量路表径流,增加城市排水管廊的负担,甚至造成城市内涝。透水性沥青路面可有效缓解这一难题,因此在国内外都有不同程度的推广应用。本文首先利用理论分析与室内试验相结合的手段,对不同空隙率下的透水沥青混合料配合比进行设计并优化,确定沥青混合料的级配及最佳石油比;通过透水沥青混合料的渗透试验,得到了渗透系数与空隙率、连通空隙率的关系,即渗透系数与连通空隙率成正相关关系,空隙率越大,连通空隙率越大,排水能力越强;根据对透水沥青混合料高温稳定性与水稳定性指标的检测,结果表明透水沥青混合料的抗车辙能力和水稳定性均随空隙率的增大而降低。接着,从渗流基本理论和水动力学出发,利用Seep/w渗流有限元分析软件模拟降雨初期直至结束时,透水沥青路面面层及基层中含水量、渗透系数及流速随时间变化情况,得到了各层不同参数随降雨历时的关系曲线以及排水过程的速度矢量云图。然后计算出不同降雨条件下多车道透水沥青路面的临界排水能力,分析路面宽度、坡度、排水长度及渗透系数对路面临界排水能力的影响,并按短时临近降雨强度将透水沥青路面的排水能力划分为五个等级标准,以此来评价不同几何参数下多车道透水性沥青路面的排水能力。最后根据重庆实际降雨强度计算目标空隙率和管沟引流排水系统的横向、纵向排水管间距设置,并对透水沥青路面在实际工程中空隙率容易堵塞提出解决可行性建议。论文通过对重庆地区不同空隙率的沥青混合料进行研究,在保证路用功能的前提下,采用试验与模拟分析的方法对透水性沥青路面的排水能力做出评价,对实际工程具有一定参考价值。