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白云岩隧道排水系统混合溶液结晶机理及结晶体性质研究
| 论文题名： | 白云岩隧道排水系统混合溶液结晶机理及结晶体性质研究 |
| 关键词： | 隧道排水系统;混合溶液;结晶机理;结晶体性质;堵塞分级模型 |
| 摘要： | 隧道工程在陆路交通中起“承上启下”之作用，学界亦有“十隧九漏”之说，尤其在白云岩、灰岩等可溶岩区修建的隧道，排水管（沟）结晶堵塞导致的病害层出不穷，排水管（沟）堵塞是隧道渗漏水的诱因之一，故探明白云岩隧道排水系统结晶致塞因素、机理等问题颇具理论与现实意义。针对白云岩隧道排水系统混合溶液结晶机理、结晶体性质等问题，基于课题组前期研究基础，结合水质检验、能谱分析（EDS）、电镜扫描试验（SEM）、X射线衍射分析（XRD）、室内模型试验等分析结晶规律，初步探讨隧道排水管结晶堵塞分级，最后提出结晶体破除对策。主要内容及结论如下： （1）经水质检验，发现白云岩隧道排水管道水样属于多离子混合溶液，阳离子主要含有Ca2+、Mg2+、Al3+、K+、Na+等，阴离子主要包括CO32-、HCO3-、SO42-、Cl-等。 （2）经物相分析，发现结晶体中主要含有Cl、K、Ca、Mg、Al、Na等元素；结晶沉淀CaCO3呈白色，有针状、块状等；Mg(OH)2呈现亮白色，有丝状、粒状等；Al(OH)3呈乳白色，且结构呈堆积形状。 （3）经排水管道结晶堵塞机理研究，发现结晶机理可分为生物结晶、物理结晶、化学结晶、人为结晶等机理；分析Ca2+、Mg2+、Al3+等离子结晶过程，提出Ca2+-Mg2+-Al3+混合溶液结晶致塞机理。 （4）经室内模型试验模拟排水管道结晶堵塞规律，发现Cl--K+-Na+离子耦合浓度会对结晶产生影响，管道结晶还与CO32--SO42--Ca2+-Mg2+-Al3+离子耦合浓度呈正相关，晶体生长规律表现先快后慢；每延米横管结晶量较多、结晶堵塞程度较高，而纵管结晶程度介于横管与环管之间。 （5）初步构建排水管结晶堵塞分级模型、分级理论，计算了分级系数l、堵塞高度H、围岩压力σ等指标，基于定量化指标，提出了将结晶堵塞程度分为完全堵塞、重度堵塞、中度堵塞及轻度堵塞四个等级的隧道排水管结晶堵塞分级思路。 （6）基于超声波手段进行结晶体破除试验发现，当频率在35kHz～50kHz之间时，除晶效果随频率增加较显著，但频率为50kHz～60kHz时，除晶率随频率增加不明显，故建议50kHz可作为超声波除晶频率。 |
| 作者： | 陶永虎 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 饶军应 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 贵州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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