西北高铁隧道盲管结晶堵塞机理及防治措施研究

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在我国广大的中西部地区,许多隧道所处的岩层内的水中含有大量的离子。当这些水由隧道的盲管收集排出时,水中的离子会由于各种原因产生结晶。这些结晶体附着在盲管上,会对盲管的排水造成影响;甚至会出现结晶体堵塞盲管,造成盲管内的水无法顺利排出的现象。这就会导致隧道衬砌背后的水压增大,衬砌出现变形和开裂,影响隧道的安全,从而影响隧道的正常运营。本文结合西北某高铁隧道内盲管结晶的具体情况,通过采用现场调研、理论分析、试验研究、数值模拟等手段,对影响隧道盲管结晶的各种因素开展了分析研究,并取得了相关的研究成果。主要的研究内容如下:(1)对某高铁隧道内的盲管结晶状况进行了调研,并对盲管中流水的离子成份进行了化验分析,得到了水中的主要离子成分及各离子的含量。并在此基础上研究分析了盲管产生结晶的原因及主要影响因素。(2)采用多种试验方法,对二氧化碳、温度、水压力、p H值、水流量、流水坡度等对水体内的离子结晶的影响该规律进行了研究。研究采用单因素多次试验的方法,得到了单因素在不同变量时的结晶规律,最后总结了导致隧道内盲管结晶的最主要的因素。(3)采用数值模拟的方式,研究分析了隧道环向盲管在排水顺畅、单侧堵塞1/2、双侧堵塞1/2、单侧完全堵塞、双侧完全堵塞情况下,隧道盲管部位的孔隙水压力、衬砌应力与围岩位移的分布情况与变化规律。(4)通过查阅国内外相关文献,总结了隧道盲管系统堵塞的处理措施。在参考本研究结果的基础上,提出了防止空气进入隧道盲管的措施,研发了一种针对隧道盲管内结晶体的清理设施,并对隧道盲管结晶堵塞的防治提出一些参考建议。
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