矿山多属性环境协同作用对锚杆腐蚀的影响

摘要

锚固材料失效造成围岩失稳呈现多元化特征,其中锚固材料在服役过程中受到多属性腐蚀环境协同作用造成其腐蚀越来越严重。锚杆腐蚀开裂频繁发生在富黏土地带,反映出多属性环境(包括含氧率、地下水、矿物质等)协同作用是锚杆腐蚀的重要影响因素。为了掌握锚杆在多属性环境协同作用影响下的腐蚀规律,将锚杆服役环境以“腐蚀细胞”的方式进行了实验室模拟试验。研究表明:环境中的矿物质通过离子交换增加水溶液离子溶度,间接加速了锚杆的腐蚀,证明了溶液中离子浓度与腐蚀速率成正相关关系;腐蚀是长期的过程,经过3个月的试验后,大部分腐蚀产物形成于螺纹和锚杆端部,以及被黏土与煤包裹的部位,反映出矿物质能加速锚杆的腐蚀;相比于腐蚀介质仅为去离子水,锚杆在包含黏土或者煤的试验环境中腐蚀后的抗拉强度均有所降低;锚杆在煤和黏土共同作为腐蚀介质且开放的环境下,抗拉强度最小,这也间接说明矿物质材料能加速锚杆的腐蚀。上述研究进一步表明:环境中煤、黏土、地下水可通过增加溶液总离子浓度提高环境腐蚀性,因此在含有矿物质与地下水的区域,矿山支护设计与维护时需进行防腐蚀方面的考虑。