适用于不同工况的透水路面材料堵塞模拟试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种模拟试验装置，具体涉及一种适用于不同工况的透水路面材料堵塞模拟试验装置。

背景技术：

透水路面是近些年广泛应用于城市道路铺筑的新型环保路面。透水路面不仅具有良好的排水功能，缓解道路排水系统的压力，减轻降雨季节城市排水负担，降低暴雨对城市水体的污染，而且可以降低车辆行驶产生的噪音，创造安静舒适的生活和交通环境，同时它还具有良好的生态功能，增加城市透水、透气面积，加强地表与空气的热量和水分交换，降低地表温度，调节城市气候，缓解城市“热岛现象”。然而，透水路面的孔隙一旦堵塞其排水性能将大幅度降低。由于降雨而汇集于路面上的水流中含有大量的树叶碎屑、草屑、芽、松针、坚果以及地表径流冲走的泥土、砂砥等颗粒杂质堵塞，透水路面在排水过程中，这些矿物或有机细颗粒会随水流一起进入透水路面材料的孔隙，部分颗粒杂物等会停留在孔隙中造成孔隙堵塞，从而导致透水路面材料的渗透性能不断降低，无法及时排除路面积水而造成易造成城市洪游和冻融灾害的发生，这完全有悖于透水路面设计的初衷。传统的透水路面材料堵塞模拟试验装置只是通过对路面材料渗透系数进行测定，进而研究其堵塞情况，无法对堵塞的全过程进行实时监测。另外，现有的水路面材料堵塞模拟试验装置不能模拟多种工况的堵塞，难以更准确的判断透水路面材料的全寿命周期。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种适用于不同工况的透水路面材料堵塞模拟试验装置，能够实时反应透水路面材料的堵塞状态，通过不同的堵塞方式和不同的现实工况模拟使检测数据更具说服性，方便根据使用场景更准确的判断透水路面材料的全寿命周期，准确性更高。

本实用新型的适用于不同工况的透水路面材料堵塞模拟试验装置，包括以可拆卸式轴向连通的上套筒、中套筒和下套筒，所述中套筒内设置有透水路面材料试件，所述透水路面材料试件沿中套筒轴向两端面设置有铁丝网，所述铁丝网与数字万用表和电源连接，所述上套筒和下套筒均通过排水管道与供水槽连通进行循环供水，所述供水槽内盛装氯化钠溶液，所述上套筒内设置有与供水槽连通的喷头，所述上套筒侧壁设置有可模拟地表洪流深度的溢水口；

进一步，所述溢水口为间隔设置的三个，所述溢水口之间的间距为4-6cm；

进一步，所述排水管道包括与上套筒的最高溢水口连通的上排水管道和与下套筒连通的下排水管道，所述下排水管道上设置有机械测速器和控制阀；

进一步，所述透水路面材料试件外表面包覆有薄膜；

进一步，所述上套筒和下套筒内均设置有水压传感器；

进一步，所述上套筒内设置有搅拌器；

进一步，所述上套筒、中套筒和下套筒之间通过法兰连接；

进一步，所述透水路面材料试件为标准砂材料。

本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种适用于不同工况的透水路面材料堵塞模拟试验装置，能够实时反应透水路面材料的堵塞状态，通过不同的堵塞方式和不同的现实工况模拟使检测数据更具说服性，方便根据使用场景更准确的判断透水路面材料的全寿命周期，准确性更高。通过该装置可研究透水路面材料孔隙率、孔径尺寸、堵塞颗粒尺寸、堵塞方式、积水深度以及径流速度对孔隙堵塞引起的透水路面渗透性降低的影响，可方便从细观层面上分析泥沙进入透水路面材料孔隙的力学特性与机理，为发展优化新型透水路面结构与养护方法，增强路面的抗堵塞能力，降低养护维护成本提供坚实的基础。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，如图所示，本实施例中的适用于不同工况的透水路面材料堵塞模拟试验装置，包括以可拆卸式轴向连通的上套筒1、中套筒2和下套筒3，所述中套筒2内设置有透水路面材料试件4，所述透水路面材料试件4沿中套筒2轴向两端面设置有铁丝网5，所述铁丝网5与数字万用表6和电源连接，所述上套筒1和下套筒3均通过排水管道与供水槽7连通进行循环供水，所述供水槽7内盛装氯化钠溶液，所述上套筒1内设置有与供水槽7连通的喷头8，所述上套筒1侧壁设置有可模拟地表洪流深度的溢水口9；上套筒1、中套筒2和下套筒3均为壁厚10mm，内径100mm的有机玻璃筒，通过可拆卸式连接将上套筒1、中套筒2和下套筒3组装成同轴连通的套筒，透水路面材料试件4固定在中套筒2，方便透水路面材料试件4的组装和拆卸，铁丝网5与数字万用表6和电源连接方便实时监测透水路面材料试件4的电阻变化，将透水路面材料试件4通过供水槽7中的氯化钠溶液中进行饱水，在饱水状态下，透水路面材料试件4内部孔隙都被氯化钠溶液充满，由于氯化钠溶液为导电主体材料，所以可以测出透水路面材料试件4的电阻率，当孔隙逐渐被堵塞时，测得的透水路面材料试件4的电阻率就会逐渐升高，在进行堵塞试验时，透水路面材料试件4的电流及功率变化可通过万用表实时测得。已知电流及功率，即可得到透水路面材料试件4的电阻率。本装置所供的水均为氯化钠溶液。也就是说，本装置是以氯化钠溶液来代替雨水模拟透水路面材料堵塞情况，且所有的供水(氯化钠溶液)均通过水泵提升。上套筒1上设置的溢水口9高度是用来模拟地表洪流深度，通过调节溢水口9高度来控制水头的高低。可通过喷头8从透水路面材料试件4正上方均匀地喷洒在上套筒1内进行降雨模拟，由此来模拟由降雨造成的路面积水，并可通过调节水泵水流速率模拟降雨量大小。本装置的溢水口9高度可调节，通过改变高度模拟不同路面积水深度。

本实施例中，所述溢水口9为间隔设置的三个，所述溢水口9之间的间距为4-6cm；通过调节溢水口9高度来控制水头的高低。

本实施例中，所述排水管道包括与上套筒1的最高溢水口9连通的上排水管道10和与下套筒3连通的下排水管道11，所述下排水管道11上设置有机械测速器13和控制阀14；上排水管道10和下排水管道11均与供水槽7连通并通过水泵12进行供水，试验完成后，上套筒1和下套筒3内的水可通过上排水管道10和下排水管道11回流至供水槽7，达到循环利用的目的。与传统试验装置相比避免了水资源的浪费，更具经济性。

本实施例中，所述透水路面材料试件4外表面包覆有薄膜15。

本实施例中，所述上套筒1和下套筒3内均设置有水压传感器16；通过水压传感器16测量试件上下两侧压力差。

本实施例中，所述上套筒1内设置有搅拌器；用于地表洪流模拟：为了模拟路面积水的水平径流，该装置通过安装电动搅拌器(电动螺旋桨)，试验时，开启搅拌器对上套筒1内水(氯化钠溶液)进行搅拌，使透水路面材料试件4表面形成动态水流，以达到地表洪流的模拟效果。

本实施例中，所述上套筒1、中套筒2和下套筒3之间通过法兰连接；所述透水路面材料试件4为标准砂材料。

本试验装置可模拟两种不同堵塞方式下的堵塞情形

1、堵塞方式一：堵塞物通过排水路径由上至下

工况一：干燥情形下，扬尘或细颗粒堵塞透水路面材料

自制铺灰试验：分别设置40g/m2、100g/m2、200g/m2的标准砂或级配砂，对应模拟不同场景的灰土易造成的轻度、中度、重度透水砖孔隙堵塞情形，例如公园路面、露天停车场路面、城市主干道旁的步行道上的灰土杂质引起的孔隙堵塞。

工况二：降雨量小，无表面径流，局部有积水：

通过上排水管道10使透水路面材料试件4(标准砂)恒定低水头氯化钠溶液中，或者是通过喷头8喷洒集水槽中的氯化钠溶液，由此来模拟由降雨造成的路面积水，并可通过调节水泵12水流速率模拟降雨量大小。

工况三：降雨量大，有表面径流，透水路面材料下部结构还未丧失透水功能：

通过上排水管道10使透水路面材料试件4(标准砂)恒定高水头氯化钠溶液中，开启搅拌器对上套筒1内水(氯化钠溶液)进行搅拌，使透水路面材料试件4表面形成动态水流，以达到地表洪流的模拟效果。

工况四:持续强降雨，深积水无径流，透水路面材料下部结构还未丧失透水功能：

通过喷头8向透水路面材料试件4(标准砂)喷洒集水槽中的氯化钠溶液，模拟由降雨造成的路面积水，并可通过调节水泵12水流速率模拟降雨量大小，使其保持较深的静水位，不用搅拌器搅拌。

2、堵塞方式二：透水路面材料试件4在排水受限情形下，底部堵塞物由下向上侵泡式堵塞：

工况一：持续降雨，透水路面材料试件4在排水受限，积水深度在透水路面材料忽上忽下

调小下排水管道11上的水阀，通过下排水管道11和上排水管道10向筒内供水，

通过控制下排水管道11和上排水管道10的潜水泵12的运行来模拟该工况。

工况二：持续降雨，透水路面材料下部结构完全丧失透水功能

调小下排水管道11上的水阀，通过下排水管道11向筒内供水，通过下排水管道11的潜水泵12的运行来模拟该工况。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。