[发明专利]一种排水沥青路面水文模拟装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明属于交通运输工程中公路工程领域，具体是一种排水沥青路面水文模拟装置及试验方法。

背景技术

据调查统计在高速公路上行驶的车辆雨天事故率是晴天的5～7倍，而且雨天发生事故时伤亡人数经济损失也远高于晴天事故，约为晴天事故的1.8～6.2倍。常规路面不能有效地排走降雨，路表积水产生水雾或水花严重降低路面行驶的能见度，且大大降低了路面与轮胎之间的摩擦系数，从而造成雨天事故频发。为了解决上述问题，在高速公路上开始推广排水性沥青路面，采用大空隙结构使得降雨能迅速从路面内部排走，不至于产生大面积路表积水，保证雨天的行车的安全。有必要对路面渗水性能进行研究，目前雨天条件下排水路面路表水文模拟采用近似模拟试验方法：采用不同材料的球体紧密堆积排列组成排水路面骨架模型，下部用带孔支撑板和透水层支撑。利用固定水头高度的水箱、调节阀和电动机调整模型的水循环入渗流量，并测定流速场。或直接利用圆柱体芯样，采用变水头渗水仪进行渗水系数测定。不论采用骨架颗粒模型或采用圆柱体芯样，或是固定水头、变水头渗水仪模拟路面水流入渗条件，均与实际运营道路在降雨环境下路面水文特征有较大的出入，对于不同降雨条件、实际结构空隙状态和路面坡度等因素综合影响下的排水路面渗流性能无法做出准确的评价，从而不能获得有效的试验数据来指导排水沥青路面设计和施工。综合以上情况，目前对于不同降雨量、路面空隙率等因素对于排水沥青路面路表水文特性的影响还没有很好的室内模拟试验设备，迫切需要研发一种模拟实际道路路面运营环境下排水沥青路面水文模拟试验装置。

发明内容

    本发明的目的是提出一种排水沥青路面水文模拟装置及排水路面路表水文特征模拟试验方法，利用实际铺筑的试验段对排水路面雨天环境下的排水效率、路表水文变化特征以及路面结构与路面水文径流的相互作用进行全面的研究。分析入渗流量、路面坡度、结构空隙率对于路面雨洪径流的影响，建立一种排水沥青路面水文模拟系统。

本发明的技术方案为：

在实验室内建立试验承载台，该试验平承载台上安装雨棚及雨棚支架、雨棚支架上安装供水管道和降雨喷头，试验承载台中间设置积水水箱和回水管，回水管连接积水水箱，试验承载台上布置车轮运动导轨和导轨支架，车轮运动导轨上安装车轮拖行齿形带轮和导向轮，导轨支架上安装车轮拖行车架，车轮拖行车架上安装车轮拖行电机和标准车轮，在导轨支架下部和雨棚支架下部的位置设有排水槽，回水管连接排水槽，在试验承载台上面设置排水试验路面。

进一步地，所述的试验承载台底部设置可升降的支座调节装置。

进一步地，所述的供水管道连接电机，该电机连接到积水水箱。

进一步地，所述的回水管上装有回水流量计。

进一步地，所述的车轮运动导轨为环形导轨。

进一步地，所述的降雨喷头沿雨棚支架内四周设置。

进一步地，所述的试验承载台由3米试验承载台和10米试验承载台连接组成。

进一步地，所述的10米试验承载台上设置有多个积水深测定计。

进一步地，所述的排水沥青路面水文模拟装置通过电气线路与系统控制台控制连接。在该装置中安设传感器及电源均通过电气线路连接至系统控制台。

用所述的排水沥青路面水文模拟装置的试验方法按以下进行：将不同结构类型的排水试验路面固定于3米长试验承载台以及10米长试验承载台上，打开系统控制台的电源开关，用车轮升降按钮调整车轮与排水试验路面接触；用车轮压力调节按钮设定在试验过程中施加在路面上的车轮压力大小；调节车轮速度控制按钮，设定车轮在试验过程中的运行速度；用降雨量控制按钮，设定试验所模拟的降雨量大小；用支座调节按钮对四个支座高度进行调节来设定排水试验路面坡度；按下运行按钮，系统开始试验，电机将积水水箱中水通过供水管道运送至降雨喷头，以预先设定的模拟降雨量开始降水；同时车轮拖行电机带动拖行齿形带轮移动，在齿轮咬合作用下，车轮拖行车架以及固定在车架上的车轮以预先设定的速度和压力条件进行运动，移动至弯道处时由导向轮辅助进行变向；试验过程中，排水试验路面的积水水深由积水深测定计进行测定并记录相关数据，在显示屏上显示测试数据，各段排水试验路面的排水由各段承载台侧边的排水槽汇合，经回水管流至积水水箱，并由回水流量计测定各段排水试验路面的排水量，测试数据亦可显示在显示屏上；试验完成后可以通过数据输出接口将测试数据导出至存储器上，包括模拟降雨量大小、车轮速度和压力、路面积水深、各段排水试验路面排水量、系统运行时间的数据。