【摘 要】
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泥岩作为一种常见的深部软岩岩体,广泛分布于我国各地,而随着煤矿开采深度的增加,地下力学环境与地质构造的复杂化,泥岩巷道围岩裂隙的发育情况也逐渐增强,严重影响了泥岩地下工程的正常运行。注浆加固法是地下工程中常用的支护手段之一,能够有效改善裂隙岩体的稳定性,但由于泥岩内部黏土矿物的含量以及自身的孔隙率,使其具有一定的吸水性,导致注浆浆液在注浆过程中发生失水效应,影响浆液的扩散。因此,在裂隙泥岩注浆工程
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51874289）抗风化高固水充填体时效损伤及协调变形控制研究； 国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目（52061135111）废弃矿井地下空间抽水蓄能利用的基础研究；
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泥岩作为一种常见的深部软岩岩体,广泛分布于我国各地,而随着煤矿开采深度的增加,地下力学环境与地质构造的复杂化,泥岩巷道围岩裂隙的发育情况也逐渐增强,严重影响了泥岩地下工程的正常运行。注浆加固法是地下工程中常用的支护手段之一,能够有效改善裂隙岩体的稳定性,但由于泥岩内部黏土矿物的含量以及自身的孔隙率,使其具有一定的吸水性,导致注浆浆液在注浆过程中发生失水效应,影响浆液的扩散。因此,在裂隙泥岩注浆工程中,泥岩裂隙的发育程度以及浆液的失水效应是影响注浆效果的关键因素。本文综合运用室内试验、理论分析和数值模拟等方法和手段,对泥岩裂隙的演化规律以及泥岩裂隙中注浆浆液的失水渗流特性展开了研究,取得了如下成果:（1）基于超细硫铝酸盐水泥浆液水灰比、水泥细度的变化,开展了注浆浆液泌水率、流动度、可泵期、初凝时间和结石体抗压强度等一系列试验,分析了不同水灰比和不同水泥细度对浆液基本特性的影响规律,并优选出注浆浆液的最优配比,为裂隙岩体注浆浆液性能的选择提供了依据。（2）利用MTS816岩石力学测试系统得到了泥岩的宏观力学特性及破坏特征,并结合声发射监测系统对泥岩破坏演化的全过程进行了分析,对实验后的岩样进行了CT扫描实验,通过Matlab处理并计算出泥岩裂隙的分形维数,定量描述了不同加载阶段下泥岩裂隙的发育特征,基于CT扫描图像采用Avizo对泥岩裂隙进行了三维重构,实现了泥岩内部三维裂隙的可视化,并综合分析了不同应力条件下泥岩的裂隙演化规律。（3）基于CT扫描及分形理论获取了泥岩的裂隙几何参数,结合Barton标准曲线和3D打印技术得到了单裂隙通道的物理模型,并基于天然泥岩的吸水性研制了泥岩的相似材料,为注浆模拟实验制备了不同粗糙度的单裂隙吸水注浆试块,通过分析注浆浆液在注浆前后粘度的变化特征,揭示了注浆浆液在吸水性泥岩粗糙裂隙中的渗流特性。（4）基于泥岩裂隙的粗糙度及注浆浆液的粘度测量值,采用Fluent数值分析方法研究了不同粗糙度、不同浆液粘度对注浆浆液在裂隙通道中渗流的影响规律,验证了注浆浆液在吸水性泥岩粗糙裂隙中渗流机理的正确性,为后续的泥岩注浆工程提供理论指导。论文有图59幅,表9个,参考文献103篇。
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