【摘要】：作為一種透水路面,透水混凝土內(nèi)部存在大量連通孔隙而具有透水性,能使大量初期地表徑流雨水穿過透水路面滲入地下。然而透水混凝土由于其多孔性能易發(fā)生堵塞,影響其透水排水功能的發(fā)揮。由于透水混凝土是由不透明的無級配粗骨料、水泥、摻和料和外加劑等拌制澆筑而成,無法觀察到泥沙顆粒進入透水路面的狀況,研究堵塞發(fā)展過程和堵塞機理。因此目前對其內(nèi)部堵塞微觀機理和影響因素的研究還相對較不完善,需要對透水路面孔隙堵塞機理深入探討研究。本論文創(chuàng)新地利用透明聚丙烯酸鈉球材質(zhì)小球代替不透明的透水路面,從而可以觀察到“透水路面”內(nèi)部實時堵塞進程,設(shè)計了透水路面堵塞試驗裝置,進行一系列的室內(nèi)對比試驗,研究揭示這一過程中透水路面結(jié)構(gòu)孔隙率、水平徑流流速、滲流速度和砂級配等因素所起的作用。同時本論文提出了一種將離散元方法與計算流體動力學(xué)相結(jié)合的仿真模型(即CFD-DEM模型),初步模擬了透水路面中泥沙顆粒在水流作用下的堵塞效果。試驗考慮了不同工況下孔隙率、水平徑流流速、滲流流速以及砂級配的影響,根據(jù)試驗結(jié)果,對透水路面堵塞發(fā)展演變過程、堵塞發(fā)展速度以及透水路面堵塞穩(wěn)定狀態(tài)顆粒分布三個方面進行分析。通過分析堵塞顆粒在透水路面某位置處的堵塞發(fā)展演變過程,分析透水路面不同深度堵塞發(fā)展全過程,分析透水路面沿深度方向的顆粒體積占比和堵塞發(fā)展速度,統(tǒng)計堵塞最終穩(wěn)定狀態(tài)時顆粒坐標信息得到的各層堵塞顆粒占比,來研究透水路面堵塞發(fā)展狀況和堵塞機理。結(jié)果表明堵塞過程分為快速堵塞段、堵塞恢復(fù)段、緩慢堵塞段和穩(wěn)定堵塞段。透水路面的堵塞發(fā)展過程最明顯的變化集中在最開始的2～10s,孔隙率、水平徑流速度、滲流速度、砂級配等各因素對堵塞發(fā)展過程產(chǎn)生不同程度的影響。砂級配對堵塞起著決定性影響,不同尺寸的砂子有著不同的堵塞機理和堵塞發(fā)展過程,同時通過CFD-DEM模型進行數(shù)值模擬初步探究,得到與試驗較為一致的結(jié)論。該課題研究為透水路面孔隙堵塞預(yù)防及恢復(fù),透水路面的優(yōu)化設(shè)計和養(yǎng)護方案提供了一定的依據(jù)。
【圖文】：

致降雨的產(chǎn)匯流增大，徑流系數(shù)明顯偏大，這將改變甚至破壞城市生態(tài)環(huán)境，尤逡逑其是在降雨期間所產(chǎn)生的地表徑流，無法及時入滲致使城市內(nèi)產(chǎn)生積水災(zāi)害，導(dǎo)逡逑致城市內(nèi)澇問題頻發(fā)［１］，如圖１－１所示為近年來北京、武漢、廣州、濟南等城市出逡逑現(xiàn)嚴重的內(nèi)澇災(zāi)害，威脅著人民的生命財產(chǎn)安全。除此之外，傳統(tǒng)城市建設(shè)是將逡逑雨水盡快排除而忽略雨水資源的利用價值。因此，采用透水混凝土路面結(jié)構(gòu)有助逡逑于改善道路的設(shè)計，從而使降雨不產(chǎn)生或盡量少產(chǎn)生地表徑流。逡逑我國于２０１４年開始的“海綿城市’’建設(shè)中廣泛應(yīng)用透水混凝土路面來緩解城逡逑市防澇壓力。作為一種高滲透性路面材料，透水路面系統(tǒng)因其集料骨架之間具備逡逑大量貫通性孔隙，，是一種蜂窩狀結(jié)構(gòu)的混凝土，又被稱作多孔混凝土，可以將初逡逑期降雨形成的地表徑流滲入至地下。因此可實現(xiàn)補充地下水資源以及削減城市洪逡逑峰流量。自２０世紀７０年代就開始利用其滲透性排除降雨產(chǎn)生的積水［２］。通過貫逡逑通性孔隙，透水混凝土還可實現(xiàn)吸音、降噪等功能。除此之外，透水混凝土還可逡逑以改善地表溫濕度，可有效緩解城市“熱島效應(yīng)”。近年來，我國透水混凝土的研逡逑＿邐宄與應(yīng)用發(fā)展迅速

邐（２－５）逡逑￣Ｒｅ＾逡逑應(yīng)用范圍為４０００＜／？ｅ＜１０５。如圖２－１為尼古拉茲試驗曲線。逡逑，！邋ＦＴＴ］邐１邐ｉ邋Ｔ＇Ｔ］邐｜邐了一ｒ．ｎ邐Ｉ邋ｒ－ｙｒｉ邐—逡逑Ｉ，１．…ｊ邐丨：＇邋＊邋１１１１邋＇ｊ＇邐邐Ｉ邐｜邐？邋＾１１１邋＾邋＂｜邋■邋？？｜ｌ邐：逡逑ｍ＼—ｒ—「ｒｉｊｉ逡逑ｓ．邋＇邋ｒｔ逡逑４邋Ｉ邋邋邋ｐｉ？，—， 廠口：－ｆ邋ｔ邐逡逑二：ｄ逡逑■邋＊邋＊邋１２６邋Ｎ＾ｕｒｏｔｉｓ％邋？？邋＾邋■邋ＷＯ邋ＱｏＬａ＾ｃａ邐？邋？邋，邋—＊＾＊＊￣＾邋—逡逑■邋ＳＣ邋ｉｓｓｆｘｆｒａ＾ｓｅｓｓｉ邐ｆｅｏｅｖｓｍｉｍ邋ｆｏｖｆｈ、邐？逡逑ｆＴＴｌ邐！邐ＴＴＴ１邐ｒ邐ｒ邋＊邋ｈ邐！邋ｉ邐‘逡逑？邋邐＊邋ｉ邋￣７ｗｅ邋ｆ逡逑圖２－１尼古拉茲試驗曲線逡逑隨著雷諾數(shù)的增大，管道流動依次出現(xiàn)五種狀態(tài)。逡逑１２逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U416.2;TU992

【參考文獻】

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1 車生泉;謝長坤;陳丹;于冰沁;;海綿城市理論與技術(shù)發(fā)展沿革及構(gòu)建途徑[J];中國園林;2015年06期

2 蔣昌波;劉易莊;肖政;;多孔混凝土內(nèi)部孔隙特征研究[J];硅酸鹽通報;2015年04期

3 崔新壯;歐金秋;張娜;高智s

本文編號：2605971