铁路隧道排水系统结晶堵塞量化研究

作者：曾祥纪; 刘华; 党悦; 杨蕴^*; 毛成君; 吴咏敬; 董平

来源：铁道勘察, 2022, 48(06): 144-151.

DOI：10.19630/j.cnki.tdkc.202207020001

• 铁路隧道
• 岩溶管道
• 水动力
• 结晶
• 数值模拟法
• 水平集

岩溶区隧道排水管道堵塞的早期识别与安全评价是保障隧道安全的关键。为了实现对排水管道结晶堵塞的定量化研究，构建一种考虑“水动力(湍流)-溶质弥散-化学反应”的管道排水结晶堵塞多场耦合数值模型，采用描述移动边界水平集的方法模拟结晶堵塞过程，再借助已有的试验数据对模型进行校正，至30 d时相对误差已减小至6.92%。校正后的模型求解结果表明：(1)30 d时管道内壁结晶层横截面积已占管道横截面积的64%;(2)出口段生成碳酸钙浓度较大且流态变化较为剧烈，管道出口段相较于入口段更容易发生堵塞；(3)温度、流速、溶液浓度的变化均对结晶堵塞有较大影响，通过敏感度分析，表明温度对沉积速率的影响最大，流速对剥蚀速率的影响最大。在实际应用中，可采取局部降温或者增加排水管道内水流流速的方式实现对管道结晶问题的预防及治理。

• 单位
  南京大学; 中交路桥建设有限公司; 河海大学