灰岩区隧道排水系统结晶堵塞规律研究

发布时间：2017-05-04 04:04

  本文关键词：灰岩区隧道排水系统结晶堵塞规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国西部大开发的深入及城市建设的发展,各种基础设施建设也随之加快,传统的桥梁及道路建设已不能满足我国经济的快速发展,越来越多的隧道与地下工程开始建设。而在我国中西部地区,很多的隧道工程不可避免的要穿越灰岩地区,灰岩区富含碳酸盐与钙盐,使得隧道排水管中很容易形成难溶性碳酸盐结晶,堵塞排水管道,影响隧道结构的寿命和安全。目前国内外对灰岩区隧道排水系统结晶堵塞问题的研究相对较少,因此,本文依托重庆交通大学山区桥梁与隧道国家重点实验室培育基地和材料实验室,采用模型实验的方法,对影响隧道排水系统堵塞的因素进行了相关分析研究,主要的研究内容如下:1)对处于灰岩区的重庆中梁山隧道进行现场调研,取隧道排水管中的水溶液做离子成分分析,得到水样中离子种类及其浓度。从理论上解释灰岩区隧道在运营过程中发生的隧道排水系统结晶堵塞现象,综合分析了导致隧道排水系统堵塞的原因以及影响隧道排水管内结晶沉淀物生成的主要因素。2)以CO_2接触面、管径、形状、流速为主要研究因素,通过模型试验,采用多次单因素重复实验的方法,对比观察每间隔5天研究管道干重的变化,来分析研究这四个因素对排水管内结晶沉淀物生成的影响。3)通过查阅大量国内外相关文献,并参考本次实验结果的基础之上,对灰岩区隧道排水系统结晶堵塞的防治提供一些参考建议。本文主要研究成果如下:1)从地质、工程、植物与微生物以及气候方面对造成灰岩区隧道排水系统堵塞的原因进行分析,正是在这四者的相互作用,最终导致了灰岩区隧道排水系统的堵塞。总结出隧道排水管内结晶沉淀物生成的影响因素,主要包括CO_2、温度、压力、水溶液中的pH值以及地下水中其他离子的影响等因素,在这几个因素的共同影响、共同作用下,促使隧道排水管内结晶沉淀的析出。2)综合分析各实验结果可知,在其他实验条件及环境一致的情况下,CO_2含量越低,排水管管径越小,管道内表面越光滑,流速越快,排水管内结晶沉淀越难析出,结晶速率越慢,其中CO_2、管道形状和流速这三个因素的影响更加显著。“管径越小,结晶沉淀越难析出”的结论仅是模型实验中得出的结果,而在实际工程中,排水管管径并不是越小越好,还需更多地考虑其他堵塞因素的影响。3)假定实验过程中,溶液中各离子均得到源源不断地补充,利用拟合曲线表达式对实验中最不利条件下管道堵塞时间进行预测,发现在流速实验中,流速设定为0.198m/s时,实验装置持续不断地运行164天后,实验管道将会被结晶沉淀物完全堵塞。4)参考实验结果和借鉴国内调研资料,提出通过优化隧道防排水系统结构,在一定程度上加大纵向排水管的坡度,加入高性能阻垢剂与固定CO_2的生物酶以及采用加压设备进行物理清除的方法,来达到防治隧道排水系统结晶堵塞的目的。
【关键词】：隧道 排水系统 结晶 沉淀 堵塞
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U453.6
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 问题的提出10-12
• 1.1.1 引言10-11
• 1.1.2 问题的提出及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 主要的研究内容和创新点14-16
• 1.3.1 主要研究的内容14-15
• 1.3.2 创新点15-16
• 第二章 结晶理论基础16-22
• 2.1 结晶理论16-19
• 2.1.1 相平衡与溶解度16-17
• 2.1.2 溶度积和溶液过饱和度17-18
• 2.1.3 溶液的溶解度曲线和超溶解度曲线18-19
• 2.2 结晶的过程19-22
• 2.2.1 晶体成核阶段19-20
• 2.2.2 晶体的生长阶段20-22
• 第三章 灰岩区隧道排水系统堵塞机理研究22-29
• 3.1 引言22
• 3.2 灰岩区隧道排水管堵塞原因分析22-25
• 3.2.1 地质方面的原因22-23
• 3.2.2 工程方面的原因23-24
• 3.2.3 植物及微生物方面的原因24
• 3.2.4 气候方面的原因24-25
• 3.3 灰岩区隧道排水管内结晶沉淀物生成的影响因素分析25-27
• 3.3.1 CO_2的影响25
• 3.3.2 温度的影响25-26
• 3.3.3 压力的影响26
• 3.3.4 水溶液PH的影响26-27
• 3.3.5 水溶液中离子的影响27
• 3.4 本章小结27-29
• 第四章 灰岩区隧道排水系统结晶堵塞模型实验研究29-62
• 4.1 实验目的29
• 4.2 实验方法设计29-31
• 4.2.1 全面实验29-30
• 4.2.2 多次单因素实验30
• 4.2.3 实验方法30-31
• 4.3 实验原理31
• 4.3.1 碳酸钙的生成31
• 4.3.2 碳酸钙的沉淀溶解平衡31
• 4.4 实验设备及试剂31-32
• 4.5 实验装置32-34
• 4.6 实验溶液的选择及配制34-36
• 4.6.1 实验溶液的选择34-35
• 4.6.2 实验溶液的配制35-36
• 4.7 实验内容及步骤36-45
• 4.7.1 不同CO_2接触面对隧道排水管结晶规律的影响实验36-40
• 4.7.2 不同管径对隧道排水管结晶规律的影响实验40-43
• 4.7.3 不同形状管道对隧道排水管结晶规律的影响实验43-44
• 4.7.4 不同流速对隧道排水管结晶规律的影响实验44-45
• 4.8 模型实验结果分析45-60
• 4.8.1 不同CO_2接触面下隧道排水管结晶规律研究45-48
• 4.8.2 不同管径下隧道排水管结晶规律研究48-52
• 4.8.3 不同形状管道下隧道排水管结晶规律研究52-55
• 4.8.4 不同流速下隧道排水管结晶规律研究55-57
• 4.8.5 实验结果的综合分析57-60
• 4.9 关于防治灰岩区隧道排水系统结晶堵塞的一些建议60-61
• 4.10 本章小结61-62
• 第五章 结论与展望62-64
• 5.1 主要结论62
• 5.2 存在的问题及进一步工作的展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 攻读学位期间取得的研究成果68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘丹,杨立中,于苏俊;华蓥山隧道排水的生态环境问题及效应[J];西南交通大学学报;2001年03期

2 张翠兵,杨年华;运营隧道排水侧沟控制爆破开挖技术[J];铁道工程学报;2003年02期

3 郑国强;;寒冷地区隧道排水保温措施[J];西南公路;2009年04期

4 刘志春;孙明磊;高新强;;裂隙岩体隧道排水影响范围数值试验研究[J];国防交通工程与技术;2011年02期

5 苏文军;;胡峰隧道排水方案设计研究[J];科技资讯;2011年19期

6 ;乌铁局精伊霍铁路三座隧道排水整治工作结束[J];铁道建筑;2011年12期

7 ;对严寒地S@隧道排水问题的初步意见[J];铁路标准设计通讯;1962年06期

8 ;严寒地区隧道排水与防水[J];铁路标准设计通讯;1973年03期

9 乜风鸣;介绍一种隧道排水沟防冻方式[J];冰川冻土;1980年01期

10 张肇富;隧道排水处理装置[J];市政技术;1996年03期

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 邓新灵　通讯员 卢绍琨 肖嘉琳;广州深隧排水思路获认同[N];广东建设报;2012年

2 记者 卢文洁;专家：深隧对改善珠江水质作用很大[N];广州日报;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 周卓;岩溶地区地下水渗流结晶堵塞隧道排水管机理研究及处治建议[D];长安大学;2015年

2 黄继强;公路海底隧道排水控制系统的设计[D];广东工业大学;2016年

3 翟明;灰岩区隧道排水系统结晶堵塞规律研究[D];重庆交通大学;2016年

  本文关键词：灰岩区隧道排水系统结晶堵塞规律研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：344329