[发明专利]加锚节理岩体在海水侵蚀下锚固锈蚀机理的研究系统及方法

说明书

本发明公开了一种加锚节理岩体在海水侵蚀下锚固锈蚀机理的研究系统及方法，包括模型制备系统、加速腐蚀系统、力学实验系统、数据采集分析系统以及加锚岩体海底隧道相似模型试验系统，所述模型制备系统用于制备在相似模型条件下的加锚节理岩体模型试件；所述加速腐蚀系统对所述的加锚节理岩体模型试件进行电化学腐蚀，且通过该系统测得腐蚀电压、电流与时间的数值关系；所述力学实验系统用于对腐蚀前、后的加锚节理岩体模型试件进行三轴压缩渗透全破坏过程试验；所述数据采集分析系统用来获取相关力学参数，并进行数据对比分析；所述加锚岩体海底隧道相似模型试验系统用于全面地研究在复杂应力状态下加锚节理岩体腐蚀进程中锚固锈蚀损伤机理。

技术领域

本发明涉及一种加锚节理岩体在海水侵蚀下锚固锈蚀机理的研究系统及方 法。

背景技术

随着地下交通的不断发展，海底隧道逐渐成为一种普遍的地下工程。锚固结 构对于海底隧道不可或缺，人们在设计阶段对于锚固结构的耐久性高度关注，但 是由于节理岩体的复杂性及对锚固结构锈蚀损伤演化作用机理的认识还不够充 分，加固设计依然停留在经验设计的层面上，如何正确的分析海水对于节理岩体 锚固结构应力、腐蚀、渗流及耦合作用效应，充分认识节理岩体锚固锈蚀损伤演化机理，提出合理加固海底隧道节理岩体的支护参数，避免由于锚固支护结构过 早失效而造成海底隧道衬砌结构的开裂或崩溃，是当前海底隧道节理岩体布锚优 化设计的关键问题，研究该损伤机理变得尤为重要。

针对以上问题，需要一种海底隧道加锚节理岩体在海水长期侵蚀下的锚固锈 蚀损伤演化机理的研究方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相对全面地加锚节理岩体腐蚀进程中锚固锈蚀 损伤机理的研究系统及方法，能够为海底隧道在设计阶段、使用阶段提供锚固结 构的耐久性的相关参数与理论支持。

本发明采用的技术方案如下：

一种海底隧道加锚节理岩体在海水长期侵蚀下的锚固锈蚀损伤演化机理的 研究系统，包括模型制备系统、加速腐蚀系统、力学实验系统、数据采集分析系 统以及加锚岩体海底隧道相似模型试验系统，

所述模型制备系统用于制备在相似模型条件下的加锚节理岩体模型试件；

所述加速腐蚀系统对所述的加锚节理岩体模型试件进行电化学腐蚀，且通过 该系统测得腐蚀电压、电流与时间的数值关系；

所述力学实验系统用于对腐蚀前、后的加锚节理岩体模型试件进行三轴压缩 渗透全破坏过程试验；

所述数据采集分析系统用来获取相关力学参数，并进行数据对比分析；

所述加锚岩体海底隧道相似模型试验系统用于全面地研究在复杂应力状态 下加锚节理岩体腐蚀进程中锚固锈蚀损伤机理。

进一步的，所述模型制备系统，主要由底部钢板，前置钢板，后置钢板，左 置钢板，右置钢板构成的一个槽状结构，其中左、右钢板上有与底面呈一定角度 且高度为板高一半的凹槽，该凹槽内插装不锈钢片；所述的前置钢板上存在有洞 口，以插入锚固钢筋。

优选地，所述钢片的插装角度选为45°，模拟节理，同时左、右钢板上还 设有用于连接前后钢板的凹槽，所述的前置钢板上存在有洞口，以插入锚固钢筋； 所述五块钢板通过螺丝紧密相连调整螺丝使模型规则。

在制备过程中以45°面相似模拟节理面角度，光滑不锈钢片插入凹槽中， 待试件凝固脱模后拔出不锈钢片，制备完成，优选地，养护时间为7天。

进一步的，所述加速腐蚀系统包括电化学反应站、反应室、数据显示器；所 述反应室包括Ⅰ室、Ⅱ室、Ⅲ室，三个反应室相对独立，不同反应室氯离子浓度 不同，电化学反应站可实时监测电流、电压情况，同时利用法拉第定律可得腐蚀 量数据，数据显示器则可实时显示监测数据。