基于断面流量测量透水路面结构内排水能力的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法及装置，其中，方法包括如下步骤，确定测试位置，并对测试位置的表面进行清洁；确定所述测试位置的复合排水坡度；采用喷杆模拟降雨并记录数据；根据记录的所述数据，计算结构内断面排水流速；根据所述结构内端面排水流速和复合排水坡度，将所述结构内端面排水流速修正到特定坡度的流速；本申请方法可以计算出路面结构内透水能力，测试结果不受表面空隙连通的影响，采用垂直排水坡方向模拟降雨的方式测试透水路面的排水能力，测试结果直接反映透水路面结构层排除降雨的能力，也可用作排水路面雨量与积水厚度关系预估以及积水不利位置定位排查的依据。积水不利位置定位排查的依据。积水不利位置定位排查的依据。

【技术实现步骤摘要】
基于断面流量测量透水路面结构内排水能力的方法及装置


[0001]本专利技术涉及道路工程
，具体涉及一种基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法及装置。

技术介绍

[0002]透水路面(又称排水路面)技术是在本世纪初引入中国，首先在上海和杭州展开规模应用。近些年来，随着国家海绵城市建设理念的推广，透水路面在高速公路和城市快速道路的应用大大提速。因其特殊的大孔隙结构，透水路面具有很强的结构内部排水能力，在降雨的工况条件下，路面积水现象因此大大减少，交通安全和道路通行能力均显著改善，在南方多雨地区，应用前景广阔。
[0003]另一方面，透水路面的结构设计，尚缺乏与降雨工况关联的设计指标与透水路面的结构内部排水能力的关联。目前，对于透水路面的结构内排水能力的计算均是基于法国工程师亨利
·
达西建立的针对土壤的渗水理论计算公式：q＝K
·
i
·
A，式中，q为单位时间内通过横截面的流量，单位为cm3/s；K为渗水系数，单位为cm/s；i为水头梯度；A为截面积，单位为cm2。在该公式中，首先需要确定渗水系统K。现有技术中，测定渗水系数K的方法有两种，一种是常水头试验(一般用于强透水材料，渗水系数在10
‑
2cm/s以上)，另一种是变水头试验(一般用于弱透水试验。渗水系数在10
‑
3cm/s以下)。
[0004]我国透水路面的结构设计中，材料设计指标中的渗水系数指标，采用了交通部行业标准JTG E20(公路工程沥青与沥青混合料试验规程)中的T0730的试验方法，其为变水头渗水方法，该方法在量程范围内，对不同材料的透水能力有较好的区分度。但是，在实际应用中发现，该方法的最大量程在1000mL/15s，而住建部标准CJJ/T 190
‑
2012(透水沥青路面技术规程)中规定，透水路面渗水系数不得小于800mL/15s。
[0005]在上海的中环－浦东机场高架道路工程中，工程单位对T0730的渗水试验设备进行了改造，将上部的容器量杯和下水管进行了较大的加粗。实践证明，该方法改造后渗水系数量程可达3000mL/15s，基本覆盖了透水路面的可能状况。
[0006]但改造后的T0730仍然是一个经验方法，并未建立路面实际排水能力的关联，无法作为结构内部排水能力设计的依据。
[0007]2020年版的交通部行业推荐标准《排水沥青路面设计与施工技术规范》同时提出了现场测试用的电子变水头渗水仪测试方法和实验室测试试件渗水系数的常水头渗水系数仪。适合用来测试排水路面的常水头法，还是不能用于现场测试路面渗水系数。而且该常水头的工况，与降雨渗入的实际模式还是区别很大的，降雨只能形成很小的水头，且渗入的水是沿垂直于渗入的方向排走的。
[0008]综上所述，现有技术中对于路面排水能力的测试主要是为了对比不同材料的透水能力，而无法测试路面实际排水能力，基于现有测量方法，无法计算路面在不积水情况下能够承受的最大降雨量，使得透水路面在设计时，无法有效设置与降雨工况关联的设计指标，也无法验证路面是否能够满足相应降雨工况的设计要求。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于断面流量原理测量路面结构内排水能力的方法。
[0010]进一步，本专利技术还提供一种基于断面流量原理测量路面结构内排水能力的装置。
[0011]本专利技术所采用的技术方案是：
[0012]基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，包括如下步骤，
[0013]确定测试位置，并对测试位置的表面进行清洁；
[0014]确定所述测试位置的复合排水坡度；
[0015]采用喷杆模拟降雨并记录数据；
[0016]根据记录的所述数据，计算结构内断面排水流速；
[0017]根据所述结构内端面排水流速和复合排水坡度，将所述结构内端面排水流速修正到特定坡度的流速。
[0018]进一步，所述采用喷杆模拟降雨并记录数据，具体为，在测试位置的顶部以垂直于测试位置坡度方向形成均匀的水流，调整水流量使路面排水状况维持为刚开始有表面溢出但溢出面积不扩大的临界状态，记录初始流速、初始累计流量，维持一定时间后，记录持续时间、终止实时流速和终止累计流量。
[0019]进一步，所述根据记录的所述数据，计算结构内断面排水流速，具体为，根据所述初始流速、初始累计流量、持续时间、终止实时流速和终止累计流量，计算结构内断面排水流速。
[0020]进一步，所述确定所述测试位置的复合排水坡度，具体为，所述测试位置为室外的排水路面，测量该排水路面的排水横坡i
t
和纵坡i
l
，采用公式(1)计算复合排水坡i
c
的大小，按照公式(2)计算排水方向与行车方向的夹角θ：
[0021][0022][0023]进一步，所述测试位置为室内的测试模型，采用如下方法对室内的测试模型的排水横坡进行设置，具体方法如下：
[0024]制备测试板型试件；
[0025]制备可调节坡度的支架；
[0026]将测试板型试件置于支架上，并调节其坡度到目标坡度，该目标坡度为测试模型的复合排水坡。
[0027]进一步，根据所述初始流速、初始累计流量、持续时间、终止实时流速和终止累计流量，计算结构内断面排水流速，具体计算公式如下，
[0028][0029]其中，V
d
为结构内断面排水流量，单位为L/(min.m)，L
r
为模拟降雨喷杆的长度，单位为m，t为持续时间，单位为min，Q0为初始累计流量，Q
t
为终止累计流量。
[0030]进一步，根据所述结构内端面排水流速和复合排水坡度，将所述结构内端面排水流速修正到特定坡度i0的坡度的流速，具体计算公式如下，
[0031][0032]其中，V
m
为修正到特定坡度i0的流速，V
d
为结构内断面排水流量，i
c
为复合排水坡，i0为特定坡度。
[0033]进一步，所述根据所述初始流速、初始累计流量、持续时间、终止实时流速和终止累计流量，计算结构内断面排水流速之前，还包括对记录数据进行验证，计算的值是否在范围内，若是，则试验成功，根据所述初始流速、初始累计流量、持续时间、终止实时流速和终止累计流量，计算结构内断面排水流速，若否，则重新试验。
[0034]进一步，本申请还提供一种基于断面流量测量路面结构内排水能力的装置，该装置用于上述的方法，该装置包括水泵、流量计和T型喷杆；所述T型喷杆包括连接成T型的左喷杆、右喷杆和手持水管；沿左喷杆和右喷杆长度方向等间距设有排水孔，以在排水路面顶部形成稳定的线流量；水泵出水口连接T型喷杆的手持水管，流量计设置在水泵出水口与手持水管之间。
[0035]进一步，所述手持水管上安装有流量调节阀门。
[0036]本申请的附加方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，其特征在于，包括如下步骤，确定测试位置，并对测试位置的表面进行清洁；确定所述测试位置的复合排水坡度；采用喷杆模拟降雨并记录数据；根据记录的所述数据，计算结构内断面排水流速；根据所述结构内端面排水流速和复合排水坡度，将所述结构内端面排水流速修正到特定坡度的流速。2.根据权利要求1所述的基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，其特征在于，所述采用喷杆模拟降雨并记录数据，具体为，在测试位置的顶部以垂直于测试位置坡度方向形成均匀的水流，调整水流量使路面排水状况维持为刚开始有表面溢出但溢出面积不扩大的临界状态，记录初始流速、初始累计流量，维持一定时间后，记录持续时间、终止实时流速和终止累计流量。3.根据权利要求2所述的基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，其特征在于，所述根据记录的所述数据，计算结构内断面排水流速，具体为，根据所述初始流速、初始累计流量、持续时间、终止实时流速和终止累计流量，计算结构内断面排水流速。4.根据权利要求3所述的基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，其特征在于，所述确定所述测试位置的复合排水坡度，具体为，所述测试位置为室外的排水路面，测量该排水路面的排水横坡i
t
和纵坡i
l
，采用公式(1)计算复合排水坡i
c
的大小：5.根据权利要求3所述的基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，其特征在于，所述测试位置为室内的测试模型，采用如下方法对室内的测试模型的排水横坡进行设置，具体方法如下：制备测试板型试件；制备可调节坡度的支架；将测试板型试件置于支架上，并调节其坡度到目标坡度，该目标坡度为测试模型的复合排水坡。6.根据权利要求4或5所述的基于断面流量测量路面结构内排水能力的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建华，吴绍明，黄文元，朱勇强，樊振阳，李连生，胡硕，张宏超，
申请(专利权)人：广州市高速公路有限公司广州机场第二高速公路有限公司广东冠粤路桥有限公司广州市市政集团有限公司，
类型：发明
国别省市：