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原文传递基于高降雨环境的排水沥青路面排水能力研究

论文题名：	基于高降雨环境的排水沥青路面排水能力研究
关键词：	排水沥青路面;排水能力;极限排水强度;暴雨强度;细观空隙特征
摘要：	排水沥青路面为骨架-空隙结构，其排水功能特性可有效降低雨天事故率。本文依托广西科技厅重点研发计划项目，分别从宏观和细观两方面开展排水沥青路面的排水能力研究。从宏观角度研究路面结构设计(排水层厚度)、路线设计(道路横坡)、混合料设计(空隙率)对排水能力的影响，从细观角度研究混合料内部细观空隙特征对排水能力的影响。根据宏观研究成果预估给定降雨强度地区的路面结构设计、路线设计、混合料设计最佳方案，为排水沥青路面设计提供试验基础和理论支撑;从内部细观空隙特性分析排水能力的变化特征，为混合料结构优化设计提供指导。主要研究成果如下: 　　(1)基于依托项目工程，对排水沥青路面专用胶结料和纤维的选择进行了研究。研究表明，专用胶结料选择92％的SBS改性沥青与8％的HVA复合改性的高粘改性沥青，纤维选择吸水性弱、耐热性强的聚酯纤维。　　(2)自主研发了极限排水强度测试仪，建立了极限排水强度与暴雨强度(瞬时降雨强度)的关系。研究表明，极限排水强度与瞬时降雨强度密切相关，能够表征排水沥青路面实际渗流特征、路面结构特征、气候降雨特征下的排水能力。　　(3)基于极限排水强度测试结果，利用均匀试验设计方法，建立了极限排水强度与排水层厚度、道路横坡、空隙率之间的单因素回归方程和多因素回归模型，并建立了极限排水强度与渗透系数的关系。研究结果表明，排水层厚度和道路横坡与极限排水强度均呈正线性相关关系，空隙率与极限排水强度呈二次非线性函数关系;极限排水强度与渗透系数呈对数关系，且渗透系数越大，极限排水强度越大;提出了以极限排水强度作为表征排水能力的评价指标。　　(4)根据极限排水强度模型，基于依托项目的结构设计和路线设计，结合广西南宁地区高降雨环境特点，研究不同暴雨设计重现期和不同降雨历时条件下排水沥青路面空隙率预估值，并提出了在最不利降雨环境下排水沥青路面的设计空隙率值。研究结果表明，预估空隙率随设计重现期的增大而增大，随降雨历时的增大而减少，空隙率理想预估值在17.5％～21.5％之间;当降雨历时t=5min、设计重现期P=20时为最不利降雨条件，此时混合料设计空隙率理想值为21.5％。　　(5)基于数字图像处理技术开展了排水沥青路面细观排水特性研究。研究结果表明，试件中间断面空隙率是影响排水能力的关键;空隙数量主要集中在有效直径为1mm～4mm，占总空隙数量67.9％;空隙率和公称最大粒径越大，级配越粗时，空隙数量越小，单个空隙有效直径越大。最后建立了宏观渗透系数与细观空隙有效直径的关系，发现细观空隙有效直径越大，宏观渗透系数越大。
作者：	张从友
专业：	交通运输工程；道路与铁道工程
导师：	陆兆峰;何兆益
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2019