节理岩体的稳定性是岩土工程领域长期以来的研究热点,相关学者一直致力于寻找各种用于对坝基和岸坡的节理岩体的加固方法,对节理岩体的灌浆加固是众多加固方法中的一种。近年来,纤维加固混凝土结构的试验研究和工程应用越来越多,相关结果表明纤维在防治或减缓混凝土开裂、增强混凝土相关力学性能方面有较好的效果。基于此,本文以掺加碳纤维的超细水泥基复合材料浆体加固的节理岩样和浆体试样为对象,通过对不同掺量下加固效果的研究确定本文的最优碳纤维掺量,并在最优掺量的情况下研究试样在长期水压力浸泡条件下的劣化机理,为掺加碳纤维的水泥基复合灌浆材料在加固节理岩体的研究和应用方面提供参考。本文的主要研究内容和结论如下:1)对不同法向应力下的节理岩样进行6次重复剪切试验,并对每次剪切试验前的节理面微观形貌进行扫描,研究发现在重复剪切作用下,剪应力-剪切变形曲线变化特征明显,峰值剪切强度逐渐降低,前2次剪切的劣化度占累计劣化度的60%以上,经过2~3次剪切作用后,曲线不再出现明显峰值,剪切硬化现象明显,残余抗剪强度逐渐趋于稳定;节理面上相互咬合的微凸起和凹陷部分发生切齿、磨损和填充,节理面的凹凸起伏程度逐渐减小,使得其形貌特征参数(包括Sz、Sq、Sdq以及Sdr)逐渐降低,进而导致其剪切力学特性逐渐劣化,因此确定采用重复剪切第6次的抗剪强度作为节理岩样加固前的强度值,并提出了一种采用重复剪切试验确定稳定抗剪强度的方法。2)通过制备碳纤维掺量分别为0、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%(质量分数)的碳纤维超细水泥基浆体,进行了复合材料浆体的标准稠度用的水量、凝结时间、析水率、流动性等物理试验,结果表明随碳纤维掺量的增加,析水率、流动度与纯水泥浆相比,稍有减小,总体变化幅度不大,凝结时间明显减小,说明掺入碳纤维缩短了浆体凝结时间和初、终凝结时间间隔,浆体具有较好的稳定性;同时研究了浆体试样在不同法向应力情况下的剪切力学特性,发现不同掺量下的浆体试样存在明显的峰值强度和残余强度,随着碳纤维掺量的增加,其抗剪强度和抗剪强度参数也随之增大,比较而言黏聚力的增幅较内摩擦角大;掺加碳纤维与否的浆体试样在破坏模式上有明显区别,表现为未掺加碳纤维的浆体试样上下两个剪切面被剪开,完全分离,被剪试样边缘有剥离脱落的现象,而掺加碳纤维的浆体试样随着剪切位移的增加,浆体试样的上剪切面和下剪切面之间发生明显可见的错动,但两个剪切面之间的接触部分并未被剪断,说明碳纤维的掺加能够对浆体材料起到明显增韧止裂的作用。3)采用2)中5种碳纤维掺量的复合材料浆体对节理岩样进行加固,并对加固前、后节理岩样分别进行了剪切试验,结果表明加固前、后节理岩样的剪切力-剪切位移曲线由无峰值强度转变为有峰值强度的曲线,并出现了明显的应变软化阶段和残余强度阶段;随碳纤维掺量的增加,节理岩样的峰值抗剪强度、残余抗剪强度在5种法向应力下分别提高了13.0%~54.1%和0.61%~44.7%,剪切刚度增大了32.4%~216.8%,黏聚力和摩擦角分别增大了127.3%~266.5%和4.3%~20.4%;当碳纤维掺量为0.75%时,节理岩样加固后抗剪性能的综合增强效果最为明显,因此以0.75%作为最优碳纤维掺量;结合节理面形貌特征和加固后剪切破坏面特征分析发现,复合材料浆体对节理面具有较好的充填作用和胶结作用,碳纤维的作用一方面类似于“加筋”材料,可在纯水泥浆的基础上进一步提高浆体的强度和整体性,限制节理面剪切过程中微裂纹的开展,另一方面碳纤维对受剪浆体提供了较好的“锚固”作用,进一步增加浆体与节理面的粘结性能,使得浆体本身、浆体与节理面之间胶结面的抗剪性能明显增强,从而显著提升加固后节理岩体的综合抗剪性能。4)在最优碳纤维掺量下制备复合材料浆体加固的节理岩样和浆体试样,进行0.5MPa的水压力浸泡,每期浸泡结束后,进行单轴压缩、劈裂和剪切试验,研究发现抗压、抗拉和抗剪强度随浸泡周期的增加逐渐下降而后趋于平缓;这是因为在水的软化润滑作用和水-岩物理化学作用下,使得浆体本身、节理面本身、浆体与碳纤维之间、浆体与节理面之间的粘结强度逐渐减弱,同时岩样在水-岩作用下,其自身力学参数也会发生劣化,因而从宏观上表现出抗压、抗拉和抗剪强度的劣化。