【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路工程孔隙水压力测量领域，具体涉及一种动态荷载作用下基于真实沥青路面固-液-气三相并存特有状态的沥青混合料孔隙水压力测量。
技术介绍
1、动态荷载作用下沥青路面内产生的复杂孔隙水压力响应是道路工程领域特有的现象，也是造成沥青路面水损伤的本源。覆盖在路表的水分在沥青混合料多孔介质特性与车辆荷载作用下进入路面内部，并在空隙中产生正孔隙水压力，而当车辆荷载消失时，空隙内的水分受泵吸作用形成负孔隙水压力。动态循环车辆荷载作用下，正负孔隙水压力循环交替造成沥青膜或沥青-集料间开裂，进而造成沥青路面发生松散、坑槽等不可逆劣化。因此，明确动态荷载作用下沥青路面孔隙水压力响应特征是准确高效预防道路水损害的前提。
2、目前对于荷载作用下沥青混合料孔隙水压力的测量主要围绕真实路面和室内模拟展开。例如，在真实路面直接埋置压力传感器对孔隙水压力进行测量，但沥青路面空隙率分布并不均匀，且路面水损害也更多发生在孔隙率较大的路面离析处，未测量评估埋置点沥青混合料孔隙率也造成孔隙水压力的测量结果无法为高效、准确预防道路水损害提供参考，且路面实测实验时不可控影响因素过多，而可控的因素多局限于车辆荷载、车辆速度及作用次数，这也进一步造成该测量方法的局限性。同时，室内试验基于模拟沥青路面受作用方式进而测量沥青混合料内部孔隙水压力，但沥青路面受荷载作用模拟方式普遍不当或考虑不够完全。例如，专利cn201610022602.6和专利cn201620029709.9采用气压驱动水来向沥青混合料施加压力，同时并未向试件施加固定围压，且沥青混合料底
3、因此，现有沥青混合料孔隙水压力缺失室内合理有效的模拟测量装置，孔隙水压力传感器埋置未结合待测样本空隙特征，且存在对多影响因素下固-液-气三相并存特有状态的沥青路面孔隙水压力响应研究的不彻底、不系统的问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量忽略了传感器埋置点沥青混合料的孔隙结构，未充分考虑荷载作用下真实沥青路面的受作用特征和固-液-气三相并存特有状态以及缺乏荷载间隔时间对孔隙水压力响应特征影响等问题，而提供一种动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法。
2、本专利技术动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法按照以下步骤实现：
3、一、压实成型沥青混合料，将变形抑制管套设在沥青混合料上，变形抑制管与沥青混合料之间填充胶黏剂，胶黏剂固化后得到沥青混合料组件；
4、二、将沥青混合料组件放入真空饱水装置中进行饱水处理，再埋置多个孔隙水压力传感器，得到饱和度处理后的试件；
5、三、将环形气囊和饱和度处理后的试件放置于沥青混合料承压夹持装置中的台阶上，上顶盖盖设在侧限套筒上，控制气泵向环形气囊充入气体，通过螺栓固定上顶盖和侧限套筒，从接口向注水腔内注入水分，完成沥青混合料承压夹持装置的组装；
6、四、通过气泵向环形气囊充入气体，控制沥青混合料组件的围压大小，关闭充气阀门，从接口向注水腔内的水分施加脉冲水压，脉冲水压设置为无荷载作用间隔时间和有荷载作用间隔时间两种加载模式；
7、五、通过孔隙水压力传感器采集孔隙水压力时序信号，孔隙水压力时序信号通过数字滤波器进行降噪处理，以抑制空气对空隙压力信号的干扰，获得降噪后的孔隙水压力信号，从而完成动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力的测量；
8、其中步骤五中所述的数字滤波器为带通滤波器或者高通滤波器，当数字滤波器为高通滤波器时，高通滤波器的截止频率为5hz；当数字滤波器为带通滤波器时，带通滤波器截止频率下限为5hz，截止上限为10hz；
9、所述的沥青混合料承压夹持装置包括上顶盖、接口、侧限套筒、环形气囊、气泵和台阶，在上顶盖的中心处开有接口，上顶盖的下表面设置有凸台座，凸台座的底面开有注水腔，接口与注水腔相通，注水腔的外缘形成圆环凸沿；
10、在侧限套筒的筒内壁下部设置有台阶，沥青混合料组件放置在台阶上，沥青混合料组件与侧限套筒的内壁之间设置有环形气囊，环形气囊通过气管与气泵相连，上顶盖盖设在侧限套筒上并通过螺栓紧固，在上顶盖的圆环凸沿与沥青混合料之间垫设有环形状胶圈。
11、本专利技术提出了一种动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量方法。基于沥青混合料纵横向孔隙率分布特征实现孔隙水压力传感器在沥青混合料内部的精确埋置，设计沥青混合料承压夹持装置，与脉冲压力测试台和传感器测量端联合构成测量平台。基于测量平台获取的空隙压力数据，采用傅里叶变换方法解析处理得到空气等非水介质对测量结果的干扰频段，并设计数字滤波器降噪处理孔隙压力信号，排除空气等非水介质对测量结果的干扰，最终建立基于沥青路面固-液-气三相并存的特有状态，满足多种因素及不同时空下沥青路面孔隙水压力高精确度、准确度的测量与分析方法。
12、本专利技术动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法包括以下有益效果：
13、1)基于沥青混合料纵横向孔隙率分布特征提出孔隙水压力传感器在沥青混合料内部的埋置方法；
14、针对沥青混合料中空隙和集料分布的不均匀性直接关系到沥青路面空隙水的分布，进而影响了孔隙水压力的测量结果。本专利技术结合沥青混合料和孔隙水压力传感器的尺寸，基于x-ray断层成像技术将待测量沥青混合料试件三维重构后的数字化空隙模型分割为五部分，提取并分析每一部分的纵横向孔隙率变化。孔隙水压力传感器的测量端是获取孔隙水压力信号的关键，为了使获取到的孔隙水压力信号能充分代表该试件受动态荷载作用时的孔隙水压力响应特征，传感器测量端所处的埋置点周围孔隙率应该均匀变化且埋置点孔隙率与沥青混合料孔隙率大小高度一致。以上述传感器埋置关键点为原则确定孔隙水压力传感器在试件内部的埋置点位。
15、2)采用顶端循环脉冲压力作用，气压夹持固定，孔隙水压力传感器同步采集的方式实现沥青混合料孔隙水压力的测量，并设计沥青混合料承压夹持装置；
16、采用水为压力传导介质，循环脉冲压力为作用方式，气囊提供可控围压，封闭沥青混合料侧壁以及顶部水分，仅沥青混合料上顶面受压力，下端连接自由端的方式夹持固定沥青混合料并设计配套承压夹持装置；同时，传感器测量端从被夹持沥青混合料底部外接计算机；沥青混合料承压夹持装置可以实现仅上顶面受循环脉冲压力作用且底部压力已知、围压精确可控，不仅有效模拟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于该动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法按照以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤一中压实成型的沥青混合料为圆柱体，圆柱体的直径为80～120mm，圆柱体的高度为80～120mm。
3.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤二中孔隙水压力传感器包括渗透石压头(3-1)、渗透帽(3-2)和传感器主体(3-3)，在传感器主体(3-3)的探测端螺纹连接有渗透帽(3-2)，渗透石压头(3-1)设置在渗透帽(3-2)上。
4.根据权利要求3所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于渗透石压头(3-1)的厚度为2mm。
5.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤二中采用X-ray断层成像获取沥青混合料的断层图像，采用体素代替体积计算孔隙率，将多个孔隙水压力传感器埋置在沥青混合料孔隙率分布均匀的
6.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤四中控制沥青混合料组件的围压大于脉冲水压。
7.根据权利要求6所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于控制沥青混合料组件的围压为0.8～1.2MPa。
8.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤四中脉冲水压的近似等效荷载频率值按照以下公式(1)确定，
9.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤四中当脉冲水压设置为有荷载作用间隔时间加载模式时，设定荷载作用时间间隔为0.9s。
10.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于在气管上设置有气压表(2-9)和阀门(2-10)。
...【技术特征摘要】
1.动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于该动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法按照以下步骤实现：
2.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤一中压实成型的沥青混合料为圆柱体，圆柱体的直径为80～120mm，圆柱体的高度为80～120mm。
3.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤二中孔隙水压力传感器包括渗透石压头(3-1)、渗透帽(3-2)和传感器主体(3-3)，在传感器主体(3-3)的探测端螺纹连接有渗透帽(3-2)，渗透石压头(3-1)设置在渗透帽(3-2)上。
4.根据权利要求3所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于渗透石压头(3-1)的厚度为2mm。
5.根据权利要求1所述的动态荷载作用下沥青混合料孔隙水压力测量与分析方法，其特征在于步骤二中采用x-ray断层成像获取沥...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐慧宁，栗诗源，石浩，卞新兴，周先平，许晴爽，刘迪，童俊豪，毛幸全，李龙云，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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