工程岩体的稳定性受结构面性质的影响十分显著，结构面发育程度、展布情况、裂隙组的组合特征以及工程性质对岩体的力学性能起到决定性的作用。由结构面诱发的渗漏水问题严重影响了地下工程建设施工与运营安全，使国民经济蒙受巨大的人员财产损失。因此破碎岩体加固机理研究成为我国地下工程建设中亟待解决的关键科学问题。本文本项目采用理论分析、室内试验、模拟试验、数值仿真与现场试验相结合的方法开展研究。分析了结构面剪切破坏机制以及粘结力与摩擦力的耦合效应。对结构面粗糙度各向异性及其表征方法进行分析。提出了摩擦力主控区域与粘结力主控区域划分思想。建立了单一界面注浆加固体的抗剪强度计算公式，为岩体注浆加固效果提供评判依据。采用与传统水泥材料对比试验的方法，分析了注浆材料结石体体积和浆液黏度变化机理，确定了材料组分、水灰比、温度等因素对结石体体积稳定性和浆液黏度的影响规律。开展了注浆材料结石体耐久性评价。通过深入分析氯离子和硫酸根离子对材料结石体的作用机理，将侵蚀类型进行了划分，确定了注浆材料组分与浆液制备条件对结石体抗侵蚀性能的影响。采用自主设计的室内注浆模拟试验平台，开展了富水破碎岩体注浆加固模拟试验，从微观角度揭示了注浆加固作用机理。基于离散元颗粒流程序PFC，建立了结构面抗剪强度数值模型。分别对结构面无粘接强度以及有粘结强度时的剪切特性及破坏模式进行计算分析，并从微观角度对结构面裂纹扩展过程以及结构面粘结力与摩擦力的耦合效应进行分析，从而揭示粘结力对结构面剪切特性的影响规律以及注浆加固机理。最终提出破碎岩体注浆加固的关键技术并应用于工程实践，从而保障地下工程建设与运营安全，具有重大的理论与实践意义。 2100433B