灰岩地区隧道排水管长期性能及化学结晶淤堵机理

南方湿热多雨条件下,灰岩隧道地区排水管化学结晶淤堵是影响隧道结构安全的重要因素,为有效解决排水管化学结晶处治养护技术难题,有必要探究湿热条件下灰岩隧道排水管化学结晶淤堵机理。在模型试验的基础上,采用离散元理论及刚-柔接触理论,对灰岩隧道排水管化学结晶淤堵全过程进行了模拟计算与分析,取得了一系列成果：(1)获取了隧道工程排水管渗流作用下位移场与应力场的分布规律及特征,验证了模型试验结果的正确性;(2)根据模型试验及数值计算得出的泄水量-时间变化规律,提出了灰岩隧道排水管最佳破晶第一养护时间节点与最晚破晶第二养护时间节点;(3)揭示了灰岩隧道排水管长期性能及化学结晶淤堵机理。     

岩溶公路隧道排水管道结垢堵塞机理室内试验研究

为了解决岩溶地区隧道工程普遍存在的岩溶结晶阻塞排水系统问题。依托玉石高速公路长塘隧道,现场采集溶岩隧道排水管内岩溶结晶物和水样,采用可见光分度计、化学分析试验测得岩溶结晶物及水样的化学组分,开展岩溶隧道排水管道结垢过程室内模型试验,研究岩溶结晶物形成的机理,分析不同流速、不同CO₂分压对于排水管道结垢的影响,最后围绕岩溶结晶物的形成机理,研究制备岩溶结晶物的清洗剂及其效果验证。结果表明：岩溶隧道排水流速增大、CO₂分压减小,排水管产生的结晶堵塞物增多,流速从0.5 L/s增大到0.8 L/s,结垢量增加17.29%,CO₂分压从4.5 bar减小到3 bar,结垢量增加16.89%;采用浓度为0.3%的甲酸试剂作为溶解清洗溶剂来清洗碳酸盐阻塞物。本研究可为隧道排水管结晶堵塞病害的防治提供理论参考。     

在建隧道排水系统结晶堵塞试验

为了探究在建公路隧道排水系统结晶堵塞机理,分析隧道排水系统结晶堵塞的发展过程,自主研制了可模拟隧道初支混凝土、地下水渗流过程、隧道排水系统的试验装置系统.通过该系统模拟了富水隧道排水系统渗流结晶过程;通过检测隧道排水管排出溶液的pH值、总碱度、Ca2+浓度以及排水管内的结晶量等,研究了速凝剂掺量、地下水水质对生成结晶体...     

岩溶区隧道排水管道结晶沉淀水动力影响因素试验研究

为揭示岩溶区隧道排水管结晶致堵机理,并探究水动力影响因素对管道结晶沉淀发育的影响规律,设计了以管道水动力因素为观察变量的模型试验,具体为:排水管道铺设坡度为3%、4%、5%的对照试验,液面高度为7.2mm、10.2mm、13.3mm的对照试验,管道内壁摩擦系数为0.12、0.21、0.53、0.65、0.69、0.83的对照试验。岩溶区隧道排水管结晶沉淀规律具体表现为:随着管道铺设坡度的增大,结晶沉淀速率逐渐减小;随着排水管道内壁液面高度的增大而减小;随着排水管道内壁摩擦系数的增大而增大,且管道内壁摩擦系数对管道结晶沉淀速率的影响有限。通过试验分析表明:控制岩溶区隧道排水管道沉淀结晶的并不完全是DBL层厚度,而水动力因素中液体流速、液面高度以及排水管道内壁摩擦系数等因素也会对排水管道沉淀结晶速率产生重要影响。     

岩溶台地深埋特长隧道岩溶水流特征及涌水评估

岩溶水流特征及涌水量大小直接影响岩溶台地隧道选线,也是隧道结构设计、施工和运营要重点关注的内容.以沅古坪隧道为例,研究了岩溶台地深埋特长隧道岩溶水流特征并评估了涌水量.基于水化学、示踪试验及水文地质调查等手段,查明了研究区岩溶地下水流特征和地下水分水岭位置,认为研究区由17个地下水系统组成,而隧道穿越了多个地下水系统....     

贵州某公路隧道岩溶水文地质研究

针对贵州某高速公路隧道进口右洞施工掌子面YK21+125处发生涌水的实况,通过分析隧道所处的地质构造环境、岩溶管道、地下暗河,综合判定该隧道形成了两组岩溶水系统,该隧道位于北部梁家屯岩溶水系统内,南部大尧寨岩溶地下水系统对隧道没有影响;设计开展了地下水示踪试验,查明隧道突涌水来源、途径以及地下水流速和岩溶管道介质特征。通过分析隧道岩溶水文地质特征及机制,提出防治建议措施。     

高地温区隧道排水管结晶生长室内试验研究

在隧道运营甚至施工过程中常出现排水管结晶堵塞的现象,而我国西藏、云南等地区建设的高地温隧道越来越多,因此需要探究高地温对隧道排水管结晶的影响规律。依据隧道地下水和结晶物的现场取样分析,在实验室配制试验溶液以综合考虑地下水和隧道初支混凝土的相互作用;通过自制水循环和加温试验装置,进行5组水流温度区间的隧道排水管结晶56d生长模拟试验,分析水流温度对宏观结晶体生长规律和微观电镜扫描(SEM)晶体形貌的影响。研究表明:随着水流温度升高,试验管段内的结晶量呈先升高后降低的趋势;当水流温度在40～50℃范围时,试验管段内结晶生成量最多(4.11g)。水流温度高低会对结晶体晶型形貌和晶体间堆积方式产生明显差异,且与温度无明显规律;其中水流温度在40～50℃时,结晶体形态多为规则的块状晶体且晶体尺寸最大,其长边约为7μm。     

碱性环境隧道排水管结晶规律室内试验研究

我国西南地区修建的隧道存在着日益突出的排水系统结晶堵塞问题。为研究该环境下排水管结晶规律,基于地下水和结晶物分析结果,在实验室以PVC 管模拟隧道排水管、以纯CaCl2 和NaOH 试剂配制4 种pH 值(8、9、10、11)饱和溶液,分别进行试验管半充水和满充水2 种状态下8 种工况的56 d 结晶生长试验; 通过对晶体质量、XRD 和SEM 图分析,得出结晶规律。结果表明: 排水管结晶量随pH 值增大而增加,但受pH 值和充水状态的耦合影响;当pH 值为8~10 时,半充水管结晶量更高,结晶量受充水状态影响较大;当pH 值为11 时,在试验开始23 d 后满充水管结晶量逐渐高于半充水管,结晶量受pH 值影响较大。结晶体均为方解石,pH 值越大,晶体晶型以纺锤形为主、堆积越紧密、晶粒尺寸越小且均匀。     

岩溶隧道工程地下水动态监测体系及应用

隧道地区地下水监测信息对于隧道工程防排水设计、涌突水来源识别与治理以及水资源和生态环境保护等都具有重要作用,文章构建了岩溶隧道地下水动态监测体系,并对监测范围、监测布点原则、监测体系设置、监测时段及频率进行了分析;以叙岭关隧道为例,通过对施工期间隧址区地下水动态监测网络反馈的水质、水量信息的分析判断出:表明隧道施工未对该区域地下水系统产生明显影响。     

复杂隧道含水系统涌水量预测分析及处治研究

在地下水丰富区域,复杂的含水系统给隧道施工带来了极大安全隐患,极易引发涌水突泥事故。文中结合贵州省麻江地区某隧道的勘察,分析研究了测区地下水含水系统,根据隧道各区段的水文地质条件采用不同方法计算各段的涌水量与隧道开挖后实测涌水量基本一致,为设计和施工提供了较准确的地质依据,从而有效地防治了岩溶水病害对隧道的影响。     

岩溶区运营公路隧道衬砌受力特性模型试验分析

岩溶区隧道的修建改变了原有地下水平衡,溶洞的存在会使水压力集中作用在隧道衬砌上产生集中应力,严重威胁到隧道的正常运营与安全。以广东省岩溶地区运营公路隧道为工程依托,基于室内隧道模型试验,研究岩溶区运营公路隧道在不同溶洞空间分布形态大小特征、不同节理倾角、强降雨条件下衬砌的受力特性,以隧道衬砌表面应变、孔压、土压力和衬砌周边围岩位移的试验测试数据为分析依据,得出结论:沿经过隧道衬砌中心位置走向为45°和135°的溶洞对隧道衬砌不良作用大;溶洞的直径对于隧道衬砌受力特性影响最小,其作用主要是通过与围岩节理面倾角和溶隧间距(溶洞与隧道)的组合来体现;溶洞与隧道距离约在该距离为1.5倍隧道直径时,隧道衬砌的安全性最差;围岩的节理面倾角对隧道衬砌安全性的影响较为复杂,主要表现为以围岩沿节理面方向运动发生的附加应力作用和地下水沿节理面渗流所发生的孔压调节作用。     

隧道施工超前地质预报信息融合技术GPT现场试验研究

采用隧道施工超前地质预报地震散射场、围岩电磁场、介质温度场探测及正反演方法及其信息融合技术,针对岩溶地区隧道地质特点研究建立了基于信息融合的隧道施工超前地质预报技术GPT及其工作流程,通过数值模型试验、现场试验和实际隧道施工开挖对比方法,论证本文提出的岩溶隧道超前地质预报技术方法的准确性和可靠性。     

藏东南某隧址区高原型岩溶发育特征及工程影响

在青藏高原特殊的地质构造背景下,区内岩溶发育具有其独特性。为探究高原型岩溶的发育特征,探索高原型岩溶的调查分析方法,为高原岩溶区隧道工程选线提供参考,以藏东南怒江峡谷区某隧道工程为依托,通过调查确认区内现存各级夷平面的地形、地貌、结构特征,参考其对应的古气候特点,分析该区高原型岩溶的阶段性发育特征;利用地表岩溶现象调查数据、航空电磁物理勘探及深孔钻探成果,进一步分析区内岩溶的垂直分带规律,验证基于夷平面演化分析高原型岩溶发育程度的可行性;统计隧址区出水点的分布高程,采用其流量、同位素测试结果,结合岩溶发育规律分析岩溶水的补径排特征,划分岩溶地下水的垂直分带;在此基础上,分析岩溶区隧道工程潜在风险,提出隧道选线及工程设置建议,以降低隧道工程施工中的岩溶塌陷与强烈突涌水风险。     

浅谈隧道排水系统结晶堵塞处治研究现状与建议

针对隧道排水管的结晶堵塞处治原理及相关研究,探析和总结了当前已经设计研究的防治隧道结晶堵塞装置的设计原理以及其设计特点。依据其处治原理的不同,可将其分为两类:微观防结晶堵塞处治设计和宏观防结晶堵塞处治设计。微观防结晶堵塞处治设计以阻碍结晶物阴阳离子结合为出发点,提出在排水管构造设计方面,通过利用静电力或化学阻垢等干扰离子间相互吸引力或使碳酸钙结晶向不易黏附的结晶方向发展的处治设计。宏观防结晶堵塞处治设计以清除或阻止结晶物附着在排水管上为出发点,提出在外部清理或工程设计方面,通过检修、增强排水能力和机械破碎,清除结晶堵塞物或减少堵塞物附着的处治研究。目前,针对混凝土水化结晶物造成结晶堵塞研究较少,需进一步探索和开展这方面的处治研究。通过对当前一些结晶堵塞处治研究的总结,对今后开展结晶堵塞的处治研究具有一定的参考价值。     

岩溶隧道衬砌施工缝疏水涂层长期工作性能研究

岩溶隧道排水系统中普遍存在岩溶水碳酸钙结晶堵塞反复出现的问题,从而引发隧道渗漏水加剧,危及隧道运营安全.在依托工程中,对岩溶地区运营公路隧道衬砌施工缝渗漏水进行了引排水处理,并在排水半管的混凝土基面上施作了疏水涂层以减少结晶的附着,针对该疏水涂层的长期工作性能进行了室内试验和现场监测.选取基面接触角作为表征指标,通过室...     

羊角脑隧道施工时的岩溶灾害及处治

通过发生在羊角脑隧道施工过程中的地表塌陷及岩溶突水事故,通过微分电测、探地雷达探测与钻探等手段,详细研究了事故发生地段的工程地质情况,分析了该隧道岩溶的发育、赋存、出露以及规模等特征,提出地形地貌、岩溶溶蚀、上覆土压力以及地下水下降等是造成地表塌陷及岩溶突水发生的主要因素.并根据实际情况,建议结合超前地质预报,采用注浆处理、改进掘进措施并控制爆破作业工法等治理措施,对羊角脑隧道岩溶地质灾害进行了处治.     

林织铁路隧道岩溶处置技术

以林织铁路隧道施工过程中揭示的岩溶处置为例,根据岩溶与隧道的位置关系,岩溶发育的形态、规模、填充物及地下水情况,对岩溶进行分类;据此提出了各类岩溶的处置方案,提高了林织铁路岩溶处理的安全性、有效性和及时性。     

水文监测技术在岩溶隧道施工中的应用

为探析岩溶隧道开挖过程中隧址区水文地球化学特征、岩溶水补径排条件以及隧道涌水与地表水文环境的相关关系,以华蓥山隧道工程施工为依托,开展动态水文监测和分析。利用水文动态监测体系反馈的水质和水量信息研究隧址区地下水水文地球化学特征、判定隧道开挖后地下水影响范围。结果表明:1)常规水质分析和同位素分析显示隧址区地下水径流条件较好,径流途径较短,并且受大气降水影响密切;2)隧址区地表布设的4个水文监测点均呈现流量、水位减少趋势,证明隧道建设对本区地下水系统造成一定影响,其影响程度不一;3)相关分析表明隧道涌水与龙古井、龙神洞2个地表水点呈强相关性,具有显著性。     

红岩寺特长岩溶隧道水文地质分析与选线设计

根据湖北保宜高速公路红岩寺隧道初勘及初步设计成果,从隧址区地质条件、岩溶水文地质条件等方面对初步设计方案进行了分析,按照《隧道岩溶涌水专家评判系统》对红岩寺隧道进行了涌水量预测,并根据工程地质条件、岩溶水文地质条件及工程环境影响等对红岩寺隧道初步设计的K线方案与E线方案进行了对比分析,提出了一种对环境影响最小,更有利于隧道施工安全的最终设计线路。     

方斗山隧道设计

方斗山隧道位于沪蓉国道主干线支线分水岭(鄂渝界)至忠县高速公路上,左洞长7562m,右洞长 7600m。隧道经遇岩溶及岩溶突水、断层及软弱围岩、含瓦斯煤系地层、侵蚀性地下水等大的不良地质现象,工程地质及水文地质条件复杂,工程规模大。本文介绍了该隧道隧址选择、结构设计、不良地质处理、通风、照明、消防及监控等设计内容,并总结了该隧道的技术特点。