公路隧道灰岩裂隙水结晶无论是在隧道建设期还是运营期,在排水系统的各位置都有存在,是目前隧道建设过程中面临的重要威胁之一。本课题结合安岚高速公路的建设过程,针对隧道灰岩裂隙水易结晶堵塞隧道排水管的问题,通过样品检测、模型拟合、机理分析等方法研究了灰岩区隧道结晶堵塞原因。探讨了公路隧道灰岩裂隙水结晶的影响因素,阐明了隧道排水系统结晶机理。主要研究结论如下:（1）对何家寨隧道纵向排水管处结晶样进行分析,发现结晶普遍存在,样品含水率高,且结晶与围岩等级无关。对结晶样进行SEM、XRD、XRF等分析,发现晶体形态各异,呈菱形、纺锤形、层片状等,是因为受到盐离子,温度,pH和动力学效应等的影响。此外尽管晶体颜色不一,但结果表明,隧道结晶堵塞物的主要成分为以方解石形式存在的碳酸钙。XPS结果显示,样品中含Si、SiO2、CaCO3、Mg O等,主要成分为CaCO3。根据实际结垢情况,通过饱和指数法、稳定指数法、热力学溶解法对隧道排水系统进行结垢趋势分析,分析结果与隧道现场结晶堵塞程度相吻合。（2）通过分析何家寨隧道水样,发现隧道掌子面不同位置取水,水质差别大,与地质构造、环境气候等有关。隧道纵向排水水质分为两种类型:第一类主要离子为Ca2+、HCO3-、SO42-等,pH较低;第二类溶液则呈强碱性,主要离子为Ca2+、Na+、K+、CO32-等。水中Na+、K+浓度一般与pH呈正相关,与混凝土作用程度强弱有关。（3）试验采用弱碱性和强碱性两种模拟水,分别研究了Ca2+浓度、温度、pH、CO2接触面、盐离子(Na+、Mg2+、K+)浓度等对结晶过程的影响,得出两种条件中:Ca2+浓度、温度、pH的升高均促进了结晶的生成。此外,增大二氧化碳接触面,也有促进结晶的作用,但强碱性条件下,增大二氧化碳接触面对结晶生成作用更显著。添加盐离子均可以减缓晶体的析出,Na+、K+作用效果有限,而Mg2+在弱碱条件中结晶减缓作用程度明显。（4）通过SEM对不同条件生成的晶体进行对比和探究,发现所产生的沉淀中,往往不是生成某种单一的晶体,而是会生成不同形貌的晶体。盐离子的加入会改变CaCO3的微观形貌,晶体稳定性也略有差别。温度、pH等也能改变晶体的形貌、稳定性及粒径大小。（5）通过室内模拟隧道排水系统工艺条件,分别考察弱碱性和强碱性两种水质对结晶规律的影响,发现:波纹管相较于光面管,累计生成沉淀物更多;随着流速的增大,沉淀量逐渐减小;坡度增大,沉淀量呈减小趋势;沉淀量随管径增大而增大;强碱性水质条件下结晶沉淀速率更快,结晶量更大,且垢样黏在管壁内,较难去除。管道材质及流速相比其他工况条件,对沉淀生成量影响显著。另外通过对累计结晶生成量-时间曲线拟合,得到理想环境条件下系统运行约169天后,实验管道将完全堵塞;管道堵塞程度由20%增大到50%时,运行所需时间仅为34天,以此可以确定结晶最佳处理时间,防止管道堵塞加剧。（6）结合实地调研及前期实验结果,得出公路隧道灰岩裂隙水结晶形成过程主要包括地下水与碳酸盐岩作用而引起的溶解过程、喷射混凝土在裂隙水的长期冲刷下发生的水泥水化过程、排水管排水的结晶堵塞过程。结晶产生的原因主要为高pH水质易吸收二氧化碳,与排水溶液中钙离子反应。另外从地质、施工因素、气候等方面深入分析了导致灰岩隧道排水管堵塞的原因。最后从除垢和防垢两个方面提出对策建议:除垢对策主要包括隧道纵向排水管堵塞的在线监测、定向清洗及防堵塞方法,以及开发新型的环境友好型缓释剂;防垢对策主要包括排水系统工艺优化及规范施工条件。