[发明专利]三向应力下多个试样受压腐蚀的井壁腐蚀试验装置

说明书

本发明公开一种三向应力下多个试样受压腐蚀的井壁腐蚀试验装置，包括承压筒、底座和3组井壁压力腐蚀试验系统，3组井壁压力腐蚀试验系统设置在底座上，承压筒的内腔通过隔板分割成3个空腔，各空腔相互独立且密封设置；通过三向加压使得试验装置处于轴压—渗水压—围压三轴应力条件下保持稳压状态，进而使得试样长期受腐蚀溶液腐蚀，模拟矿井井筒实际受地下水腐蚀的受力地层环境。本发明能够解决以往进行多因素耦合条件下的试样腐蚀效率低下、腐蚀龄期过长的问题，改善了以往进行腐蚀试验研究腐蚀试样受压不稳导致试验失败的窘境，并且采用杠杆简易装置加压稳压降低了试验装置的加工成本。

技术领域

本发明涉及岩土力学试验设备技术领域，特别是涉及一种三向应力下多个试样受压腐蚀的井壁腐蚀试验装置。

背景技术

进入21世纪，在社会经济发展需求的推动下，我国对煤炭资源的获取也在不断增加，建设了一大批矿井工程，它们大多数采用标号C40左右的混凝土，由于强度等级不够，随着服役年限的增加，加上地表沉降带来的竖向附加应力以及地下水压的破坏，井筒的耐久性问题变得更加突出，甚至出现井筒倾斜、变形和破坏，这大大影响了正常的安全生产。竖井是矿山地面与地下的通道(常称“咽喉”)。生产对矿井井筒井壁的要求是:有足够的强度和稳定性、不漏水。由于煤矿井筒的特殊性，在进行井壁结构设计、井壁材料选择和尺寸确定时,水平地压和竖直附加力都可能是控制因素。

随着煤矿建井深度的增加，水平地压和竖向附加力不断累积，就会造成井壁混凝土的开裂和破坏，而实际井壁混凝土往往还受地下水中的有害离子侵蚀。在以往的结构设计中缺少对井壁混凝土的抗腐蚀设计，将会导致井筒达不到设计使用年限而影响矿山的正常生产。

现代工程建设的方方面面都需要用到混凝土材料，混凝土的耐久性不足，特别是腐蚀引起的混凝土结构过早破坏，致使其真实投入使用的年限远达不到设计使用年限。一些工程实例，如位于内陆盐湖环境中的漯河—淮阳220KV高压输电线，因环境土中硫酸根离子与水泥水化产物反应生成钙矾石，从而导致了混凝土基础在线路投入运行不到13年即产生明显的裂缝；宁夏定边二号隧洞的洞壁因环境水中含有大量的硫酸根离子与镁离子而发生双重盐腐蚀致使腐蚀部位混凝土剥落严重。由于混凝土硫酸盐腐蚀而导致的工程事故时有发生，尤其是矿井工程，工程深埋地下，受地压、水压的双重威胁，井壁的腐蚀问题应当引起重视。

随着煤矿建井深度的不断增大，井壁的硫酸盐腐蚀问题日益严重，针对多压力耦合下井壁混凝土的腐蚀溶液腐蚀研究较少，一方面由于多因素试验研究过于复杂，试验影响因素过多，并且尚未有较为完善的试验装置系统；另一方面由于腐蚀研究周期较长，长时间进行试样腐蚀试验效率低下，多时间内无法得到明显的成果，因此需要设计一种高效率进行试样腐蚀试验研究成为必要途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种三向应力下多个试样受压腐蚀的井壁腐蚀试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过三向加压使得试验装置处于轴压—渗水压—围压三轴应力条件下保持稳压状态，进而使得试样长期受腐蚀溶液腐蚀，模拟矿井井筒实际受地下水腐蚀的受力地层环境。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种三向应力下多个试样受压腐蚀的井壁腐蚀试验装置，包括承压筒、底座和N组井壁压力腐蚀试验系统，N组井壁压力腐蚀试验系统设置在所述底座上，所述承压筒的内腔通过隔板分割成N个空腔，各空腔相互独立且密封设置；

所述井壁压力腐蚀试验系统包括活塞、上法兰、压头和多孔透水钢板，各井壁压力腐蚀试验系统的顶部均固定连接有所述上法兰，且N个上法兰通过上法兰组装枢纽相连接，试样放置于所述空腔中，所述试样的顶部和底部分别设置有所述多孔透水钢板和压头，与所述活塞底部相连接的压头用于向所述试样施压，所述活塞的顶部伸出所述上法兰后连接杠杆加载装置；

所述底座上与各井壁压力腐蚀试验系统连通设置有腐蚀溶液流通通道和液压油流通通道，各井壁压力腐蚀试验系统的上法兰上均开设有腐蚀溶液流通通道和液压油流通通道。