[发明专利]一种多锚固体试件的恒温应力腐蚀装置及试验方法

说明书

本发明提供一种多锚固体试件的恒温应力腐蚀装置及试验方法，属于岩土工程技术领域。该装置包括恒温腐蚀模组、溶液外循环模组和应力施加模组，其中，恒温腐蚀模组包括隔温腐蚀箱、保温反力盖板、支撑板、调高摇杆、注液口、回液口、惰性阴极接口；溶液外循环模组包括储液缸、第一节流阀、第一过滤器、恒温水循环装置、保温输液管、第二过滤器、排液孔、第二节流阀；应力施加模组包括中空油缸、锚具、高压油管、液压开关、四通分流器、加载阀、卸荷阀、电动液压油泵。该装置能对多个砂浆锚杆试件进行应力腐蚀，并能精准控制所施加应力值的大小，装置自动化与精确度高，能实时准确获取多种试验数据，采用模块化设计，设备可靠性高。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别是指一种多锚固体试件的恒温应力腐蚀装置及试验方法。

背景技术

20世纪中叶以来，锚杆锚固结构在井巷、边坡、隧道、基坑等采矿和岩土工程被大量运用。锚杆锚固可有效控制裂隙滑移，延缓围岩碎胀变形，是进行岩体控制和维护围岩稳定的主要手段之一。锚杆在工程支护中，会受到岩体开挖扰动和其他各种荷载的作用，其自身会承受相当程度的应力作用，且锚杆结构长期与岩层、矿物接触，经过地下水的作用，发生一系列的物理化学反应。高矿化度矿地下水及酸性矿地下水往往具有较强的腐蚀性。地下水在岩体裂隙中流动，有害离子随其流动而迁移，然后通过渗透作用扩散进入砂浆层，最终导致锚杆腐蚀。此外，锚杆所受的应力作用可能会使锚杆-注浆材料、注浆材料-围岩界面产生裂隙，锚杆自身产生局部应力集中的情况，这些情况进一步加剧了砂浆锚杆锚固结构失效。随着锚固结构使用范围的扩大和服役时间的增加，锚固结构耐久性引起的安全性问题开始增多，锚杆锚固结构的耐久性相关的研究也开始受到重视。

国内外对锚杆锚固结构的应力腐蚀机理的研究多采用室内实验的方法，但目前尚未有专门进行应力腐蚀的实验装置。国内外学者进行应力腐蚀相关的研究所采用的试验方法大体可分为两类：一种是直接将锚固体试件泡入腐蚀液中，通过大型弹簧施加预应力，通过螺母来调节大型弹簧的压缩量，并根据弹簧的胡克常数来控制预应力的大小；另外一种是构筑池型腐蚀工作台，将试件浸入腐蚀池，通过砝码在外部对试件施加预应力。这两种进行应力腐蚀的方法都有着明显的缺点，即无法精确的控制所施加的预应力的大小、且所施加的预应力大小一般不会超过10KN，这与实际工程中锚杆所受的应力大小相差过大。此外，这两种实验方法操作繁琐、所需场地大且实验连续性差，每次只能对小批量的试件进行腐蚀导致实验周期长。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多锚固体试件的恒温应力腐蚀装置及试验方法，以解决现有实验中预应力强度小、实验连续性差、自动化程度低、试验精确度差的技术问题，以便更加精确高效地探究锚杆锚固结构的腐蚀机理。

该装置包括恒温腐蚀模组、溶液外循环模组及应力施加模组，其中：恒温腐蚀模组包括隔温腐蚀箱、保温反力盖板、支撑板、调高摇杆、注液口、回液口和惰性阴极接口，溶液外循环模组包括储液缸、第一节流阀、第一过滤器、恒温水循环装置、保温输液管、第二过滤器、排液孔、第二节流阀、恒温水循环周壮志开关模组和恒温水循环装置液晶显示屏；应力施加模组包括中空油缸、锚具、高压油管、油泵开关、四通分流器、加载阀、卸荷阀和电动液压油泵；