随着国家西部开发战略的实施,在深部地下空间和深埋矿产资源开发国家战略推进下,近20年来,西部地区建设了大量的深大井筒,所处的地质与水文地质条件复杂,含水层众多、深部地层水的矿化度一般较高,其中时常出现富含腐蚀性水的地层。近年来,井壁受地下水腐蚀灾害越来越多,造成了重大损失,井筒服役环境复杂,同时井壁混凝土处于高水压环境下,掌握高水压环境下井壁混凝土的腐蚀规律是进行腐蚀防治的前提,其理论和实际意义重大。针对高水压作用下井壁混凝土硫酸盐腐蚀问题,综合采用室内试块试验、理论分析、工程实测方法开展研究,获得主要创新成果如下:（1）为获得含硫酸盐高压水作用下井壁混凝土腐蚀后的SO₄^2-浓度、腐蚀传输速率规律,试验中为降低检测误差,尽可能降低混凝土中粗骨料对测试分析的影响,采用水泥砂浆试块进行了有压腐蚀试验,测定一定腐蚀龄期后,腐蚀试样不同深度处SO₄^2-含量。为加速混凝土的腐蚀速率,采用10%的硫酸钠溶液作为腐蚀介质（采用高浓度腐蚀溶液为常用试验方法）,试验中选取不同的腐蚀介质水压力（0MPa、2.5MPa、5MPa）和不同的砂浆水灰比（0.4、0.5、0.6）,测定不同腐蚀深度（5mm、15mm、25mm、35mm）处SO₄^2-含量。研究表明,压力越高,同深度处腐蚀离子含量越高,水灰比越大,腐蚀越显著;高水压致使硫酸根离子的传输速率和传输深度大大提高,水压为5MPa比水压为0MPa时,腐蚀试样5mm深度处,水灰比0.4、0.5和0.6腐蚀试件的SO₄^2-含量提高了6.03、6.21和6.60倍;水头压力改变了SO₄^2-原有的传输模式,SO₄^2-不再单独以浓度差扩散的方式进行传输,而是以一种压力差驱动的渗流和浓度差驱动的扩散耦合传输。（2）基于菲克第二定律和能斯特-普朗克方程,在前人已有研究成果的基础上,考虑了腐蚀介质水压力和水灰比的影响,建立了硫酸根离子含量随时间、深度变化的分布模型,并且与实测数据进行了对比分析,水压力0MPa、2.5MPa时计算值与实测值吻合程度较好,水压力5MPa时计算值与实测值有一定的误差,建立的分析模型能够反映浓度场-压力场耦合作用下的硫酸根离子的传输特性,分析成果为高水压下硫酸根离子的传输规律研究奠定了理论基础。（3）针对高水压环境中的井壁内缘腐蚀物软化和泥化现象,采用室内腐蚀试样试验方法,研究高水压作用下的混凝土碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀规律。试验中采用10%的硫酸钠溶液作为腐蚀介质、选取砂浆水灰比0.5、不同的腐蚀介质水压力（0MPa、2.5MPa、5MPa）、不同石灰石粉掺量（石灰石粉/胶凝材料比为0、15%和30%）,采用XRD、SEM/EDS和FT-IR等微观测试方法对腐蚀120d后腐蚀产物进行物质组成及成分检测分析,获得了腐蚀龄期0、30d、60d、90d、120d腐蚀试样强度变化规律;研究表明,石灰石粉的掺量越大,试块的强度变化越大,最终强度也越低;5MPa水压下腐蚀120d时,掺量为0%、15%和30%的强度损失率分别为51.16%、57.92%和59.38%;水压对试块腐蚀的影响主要体现在加快了腐蚀速率,腐蚀试件的总体强度与腐蚀龄期呈先增长后下降的趋势,这是由于SO₄^2-与水化产物发生反应,试块中的孔隙不断得到填充,但随着腐蚀的进行,生成物把孔隙填满后产生巨大的内应力,导致试块产生微裂隙,最终微裂隙相互贯通使试块开裂。在无压状态下,砂浆的主要腐蚀产物为石膏;腐蚀溶液压力为2.5MPa时,腐蚀产物为石膏、钙矾石或碳硫硅钙石;腐蚀溶液压力为5MPa时,主要的腐蚀产物为钙矾石或碳硫硅钙石,不同腐蚀介质水压力作用下腐蚀产物有差异。腐蚀溶液压力为5MPa时,试样表面和内部的腐蚀产物也不尽相同,表面主要以碳硫硅钙石为主,内部主要以钙矾石为主。（4）内蒙古鄂尔多斯市某矿副井井筒服役约10年后,基岩段井壁内表面出现不同程度腐蚀,对腐蚀区域腐蚀产物、地下水水质进行取样分析,获得了腐蚀产物的主要物质组成为石膏、钙矾石和碳硫硅钙石等,井壁腐蚀区域地下水中的硫酸根离子含量达2328mg/L。根据井壁内表面生成的不同腐蚀产物,分析了其腐蚀物生成机理,副井井筒内缘混凝土处于干湿循环、年温度变化（-5～20℃）的复杂服役环境中,分析认为水压差驱动的渗流和浓度差驱动的扩散耦合作用是导致井壁内缘混凝土的腐蚀破坏的主要原因,多种因素作用下生成的腐蚀产物——碳硫硅钙石致使井壁内缘软化和泥化。结合高水压下混凝土试件试验的腐蚀规律研究,初步分析认为井壁外缘在高水压作用下腐蚀速率可能更快,腐蚀可能更严重,应引起足够重视,提出了井壁外缘硫酸盐腐蚀技术路线。本文研究获得了高水压作用下井壁混凝土的腐蚀规律,研究成果为研究高应力状态、高水压深井井壁腐蚀提供理论支撑。研究成果对加深井壁服役环境下的腐蚀机理认识和腐蚀防治均具有重要理论和实际意义。该论文有图78幅,表21个,参考文献100篇。