岩溶区隧道排水系统地下水渗流结晶堵塞机理及阻垢技术研究综述

摘要

岩溶地区隧道中存在大量的地下水渗流结晶堵塞排水管道的现象,导致隧道排水不畅,侵蚀隧道衬砌,破坏支护结构,造成隧道变形、涌水、塌方等工程事故.因此,需研究岩溶排水系统地下水渗流结晶堵塞机理,为岩溶隧道地质灾害早期识别与安全评价提供保障.文章在调研大量文献的基础上,综合分析了国内外学者围绕可溶岩化学溶蚀-结晶机理的研究成果,同时基于自主建立的隧道排水管结晶堵塞理想数值模型,分析了排水管结晶堵塞过程及其影响因素,探讨了可能的阻垢工程措施.得到以下认识:(1)影响岩溶隧道结晶堵塞的微观因素包括CO2分压、pH值、温度、应力场、水动力、Ca2+浓度等,低温、低浓度、低流速、酸性环境及低CO2分压的环境,有利于减少隧道结晶沉淀量;(2)当前岩溶隧道排水管道结晶堵塞定量化研究薄弱,经验公式和经典理论未能考虑水动力-化学反应耦合结晶过程.根据这一科学问题的研究现状,下一步应着重开展大尺寸室内结晶试验研究,建立模型试验系统真实模拟实际隧道地下水渗流结晶堵塞过程,并建立管道水动力条件下的岩溶结晶过程数值模型,以期实现场地尺度下隧道堵塞过程的定量刻画与精准防控.