發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 01:56

　　 21世紀(jì)以來,中國海綿城市建設(shè)中廣泛應(yīng)用了透水混凝土路面,如何在建設(shè)后期檢測和評(píng)價(jià)透水混凝土路面的滲流能力和孔隙堵塞的機(jī)理是目前亟待解決的問題。本研究采用CT掃描技術(shù)對(duì)透水混凝土路面的內(nèi)部孔隙的特征進(jìn)行了表征,采用3D重構(gòu)方法重構(gòu)了虛擬的透水混凝土模型,并且從中提取出連通孔隙模型劃分成四面體網(wǎng)格模型,使用計(jì)算流體力學(xué)工具來模擬透水混凝土內(nèi)部的滲流場。本研究還采用計(jì)算流體力學(xué)耦合離散元數(shù)值模擬(CFD-DEM)的手段來揭示透水混凝土內(nèi)部的堵塞機(jī)理和過程,綜合考慮了透水混凝土的孔隙率、堵塞泥沙顆粒級(jí)配、水平徑流流速和滲流流速等因素的影響。CT掃描結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)滲流模擬可以分析透水混凝土的目標(biāo)孔隙率、實(shí)際孔隙率和3D孔隙率等參數(shù)和滲流能力。研究認(rèn)為透水混凝土的3D孔隙率與平面平均孔隙率能夠代表其實(shí)際孔隙率,透水混凝土的3D連通孔隙率接近其有效孔隙率。模擬結(jié)果表明隨著透水混凝土孔隙率增加,透水混凝土的滲流能力也在不斷提高;在透水路面內(nèi)的滲流速度和壓力梯度的關(guān)系應(yīng)當(dāng)用非達(dá)西滲流公式擬合,擬合得到的水力傳導(dǎo)系數(shù)(滲透系數(shù))能夠評(píng)估透水混凝土的滲流能力。透水混凝土堵塞數(shù)值模擬結(jié)果表明:本質(zhì)上決定透水混凝土堵塞難易程度的因素是D1/Ds(骨料等效粒徑/堵塞顆粒等效粒徑);透水混凝土內(nèi)部存在泥沙顆粒二次啟動(dòng)現(xiàn)象;全級(jí)配砂能夠運(yùn)移至透水混凝土內(nèi)部30mm深,粗砂能夠運(yùn)移至透水混凝土表面10mm深,細(xì)砂能夠運(yùn)移至透水混凝土內(nèi)部60mm甚至l00mm深;隨著孔隙率、水平徑流流速、滲流流速的增加,泥沙顆�？梢赃\(yùn)移至透水混凝土內(nèi)部更深處;降雨與排水的循環(huán)模擬對(duì)堵塞效果影響不大,相應(yīng)的堵塞實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃C明該CFD-DEM手段的有效性�；�于以上研究本文又初步研究了滲透系數(shù)公式在透水混凝土中的可適性。
【學(xué)位單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U416.2
【部分圖文】：

邊坡治理上，因?yàn)樗�具有透氣排水的作用，植物可以良好的生長。??透水混凝土的孔隙率在１５％－３５％之間，其高滲透性能導(dǎo)致強(qiáng)排水能力［１火??圖１－１展示了透水磚和透水混凝土材料，可見其具有良好的透水效果【１４］。除了較??大的孔隙率，透水混凝土的骨架內(nèi)部存在著連通孔隙，正是這些連通孔隙發(fā)??揮著排水的作用。研究經(jīng)驗(yàn)表明透水混凝土滲透系數(shù)在２－６?ｍｍ／ｓ之間，某些情??況能達(dá)到丨０ｍｍ／ｓ［１９，２Ｑ］甚至更高。為了定期檢測透水混凝土路面的各項(xiàng)指標(biāo)，包??括滲透系數(shù)、車轍深度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面平整度、路面損壞情況以及路面抗滑能??力［ｍ２３］，行業(yè)內(nèi)興起了許多先進(jìn)的設(shè)備。而孔隙特征是決定透水混凝土滲流??能力的關(guān)鍵因素之一，本研宄采用了先進(jìn)的工業(yè)ＣＴ掃描設(shè)備來研究透水混凝土??２??

為本文的研究技術(shù)路線圖。如圖所示，本研究在課題組己，首先需要學(xué)習(xí)、開發(fā)數(shù)值模擬軟件以及文獻(xiàn)調(diào)研，然數(shù)值模擬試驗(yàn)。在ＣＴ掃描試驗(yàn)進(jìn)展中，結(jié)合ＣＦＤ數(shù)值素和影響滲流的條件。在堵塞模擬試驗(yàn)中，采用ＣＦＤ＿ＤＥ各種因素對(duì)透水路面堵塞的影響。最終評(píng)價(jià)了透水路面的路面顆粒運(yùn)移和堵塞機(jī)理。分了六個(gè)分目標(biāo)：??作透水混凝土試件并進(jìn)行ＣＴ掃描實(shí)驗(yàn)??維重構(gòu)透水混凝土試件和孔隙模型??于三維重構(gòu)孔隙模型的透水混凝土路面ＣＦＤ滲流模擬??立透水路面的離散元模型??水混凝土路面ＣＦＤ＿ＤＥＭ堵塞模擬??

流體力學(xué)和離散元方法進(jìn)行耦合，模擬揭示堵塞顆粒在雨水徑流作用下在透水路??面內(nèi)的運(yùn)移情況。??圖１－２山東大學(xué)透水混凝土路面養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)段??圖１－３為本文的研究技術(shù)路線圖。如圖所示，本研究在課題組己有的試驗(yàn)和??成果基礎(chǔ)上，首先需要學(xué)習(xí)、開發(fā)數(shù)值模擬軟件以及文獻(xiàn)調(diào)研，然后設(shè)計(jì)了?ＣＴ??掃描試驗(yàn)和數(shù)值模擬試驗(yàn)。在ＣＴ掃描試驗(yàn)進(jìn)展中，結(jié)合ＣＦＤ數(shù)值模擬分析了??孔隙結(jié)構(gòu)因素和影響滲流的條件。在堵塞模擬試驗(yàn)中，采用ＣＦＤ＿ＤＥＭ數(shù)值模擬??全面分析了各種因素對(duì)透水路面堵塞的影響。最終評(píng)價(jià)了透水路面的滲流能力，??揭不了透水路面顆粒運(yùn)移和堵塞機(jī)理。?．??據(jù)此本文劃分了六個(gè)分目標(biāo)：??（１）
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本文編號(hào)：2888198