将透水性沥青路面用于控制路面径流重金属污染是透水性沥青路面技术的重要发展方向之一。而我国在透水性沥青路面对路面径流中重金属的控制效果及其机理研究尚少,缺乏必要的数据支撑。因此,本文主要从雨水入渗路径及路面材料和结构的角度出发,基于透水性沥青路面对路面径流重金属污染的控制效果及行为规律,深入研究透水性沥青路面对路面径流中重金属的控制机理。论文首先分析了透水性沥青路面的透水过程,建立了透水性沥青路面的渗透-蓄水计算模型,得到基于有效控制路面地表径流的透水性沥青混合料目标空隙率的计算表达式和路面结构透水效能的评价方法。其次,根据得到的目标空隙率,进行了透水性沥青混合料配合比设计研究,并进行其性能验证；从有效控制地表径流的角度研究了透水性沥青路面断面型式,同时分析了典型结构型式在不同降雨历时、不同设计重现期下的透水效能。第三,通过室内人工模拟降雨试验,研究了透水性沥青路面典型结构型式对路面径流中Pb、Zn的控制效果,并基于蓄水层集料性质深入探讨了其控制机理。最后,通过静态模拟浸泡法研究了孔隙壁沥青对路面径流中溶解态Pb、Zn的吸附性能；对吸附试验前后沥青薄膜样品表面进行X射线光电子能谱分析；对试验数据进行吸附热力学和吸附动力学的研究,并基于沥青的化学特性,深入探讨了孔隙壁沥青对路面径流中Pb2+、Zn2+的吸附机理。通过上述研究,本文主要得到以下研究结论：(1)通过分析降雨条件下透水性沥青路面的渗透和产流机制,基于水量平衡原理建立了透水性沥青路面的渗透-蓄水计算模型,得到基于有效控制地表径流的透水性沥青混合料目标空隙率的计算表达式,以及透水性沥青路面透水效能的评价方法。(2)透水性沥青路面对路面初期冲刷径流中Pb、Zn具有显著的控制效果；但其在蓄水阶段对Pb、Zn的控制作用具有显著的差异性：对Pb始终保持较高的去除率,对Zn的去除率表现为先负后正。(3)透水性沥青路面对初期冲刷径流中Pb、Zn的控制作用主要依靠路面内部微观空隙结构的物理截留以及颗粒物的吸附作用；蓄水阶段对路面径流中Pb、Zn的控制作用与蓄水层集料性质及蓄水时间有关。石灰岩集料对Pb2+、Zn2+的控制机理为：以“重金属碳酸盐沉淀络合物”或以Pb(OH)2和Zn(OH)2沉淀的形式吸附在集料表面；玄武岩集料对Pb2+、Zn2+的控制机理为：分别以Pb(OH)2和Zn(OH)2沉淀的形式吸附在集料表面。(4)吸附前后沥青薄膜表面的X射线光电子能谱分析证明沥青薄膜样品表面新增的Pb、Zn来源于其自溶液中对Pb2+、Zn2+的吸附。(5)沥青中不同组分对沥青薄膜自溶液中吸附Pb2+、Zn2+有着重要影响：一是沥青中一些极性组分的水解和电离,增加了溶液中氢离子和羧酸根离子；二是羧酸根离子与溶液中Pb2+、Zn2+反应生成固态高价有机盐沉淀,增加沥青薄膜对Pb2+、Zn2+的吸附量；三是亚砜类O‖(R-S-R*)通过配位键的方式与重金属离子生成配位络合物或溶剂化物,增加沥青薄膜对Pb2+、Zn2+的吸附量,但同时亚砜类也会与水发生化学反应,阻碍沥青薄膜对Pb2+、Zn2+的吸附；四是溶液中的氢离子与固态高价有机盐反应,置换出其中的重金属离子,生成新的沥青酸,从而降低沥青薄膜对Pb2+、Zn2+的吸附量。(6)对于Pb2+、Zn2+,在给定吸附剂投加量、保持较高初始浓度的条件下,快速吸附阶段可用抛物线扩散方程描述；重金属离子初始浓度较低时，可用双常数速率方程和Elovich方程描述。且在具体条件下，整个吸附过程符合准二级动力学方程规律。（7）吸附等温线研究结果表明，在给定吸附剂投加量、改变重金属离子初始浓度时，沥青薄膜对Pb2+、Zn2+的吸附用Freundlich吸附等温模型描述较为合适。