富钙围岩隧道排水系统结晶物与水环境时空变化规律及结晶路径分析

摘要

通过对7座富钙围岩隧道不同空间和时间下排水结晶物与水环境进行取样检测,分析了结晶矿物、水质和离子浓度的时空变化规律与特征,构建了排水结晶路径模型,明确了结晶钙源和碳源的来源,并给出了防治建议。结果表明,山岭隧道排水系统结晶物在形态上可分为软絮状、粉末块状和硬质结石状,三者形态与硬度各异,生成过程具有连贯性,结晶物形态可指导结晶处治手段的选择;水质参数与离子浓度在空间上具有相同变化规律,初期支护喷射混凝土对水环境的影响最明显,围岩水渗透初期支护喷射混凝土后,水中pH值、溶解性总固体TDS、Ca^(2+)、Na^(+)、K^(+)以及CO_(3)^(2-)浓度值均显著增大,HCO_(3)^(-)浓度值显著降低;Ca^(2+)浓度的增长与降低可揭示初期支护裂损现状及历史发展情况,SO_(4)^(2-)不参与结晶相关反应,其浓度可帮助判断围岩水环境是否出现变化;结晶路径中,结晶物碳源为生物残体、植物根系呼吸作用以及碳酸盐岩的溶解,钙源为富钙围岩的溶解析出和初期支护混凝土水化产物溶解。