21世纪是全球开发利用地下空间的世纪,随着我国城市地下空间的开发利用、深部资源的开采,战略物资的储备、地下军事工程与设施的建设等,我国对地下空间的开发利用也逐渐向深部发展,其深度更是可以达到几百米甚至一千米以下。深部地层“高应力、高水压、高地温和强腐蚀”的环境特点对工程提出了前所未有的挑战。其中高水压会导致混凝土孔隙结构的破坏使其力学性能降低从而影响结构的安全性及耐久性。本文采用试验与理论及数值模拟相结合的方法,研究不同水头压力、不同渗透时长以及距离迎水面不同距离下混凝土力学性能的损伤规律及劣化机理,同时研究了利用两种不同的纳米材料对普通混凝土进行改性后对高水压损伤混凝土的抑制效果。本文对0.4、0.5和0.6水灰比的混凝土分别进行1.2MPa、2.4MPa和3.6MPa水压力下为期10天、20天、30天的渗透试验,通过本构关系试验,得到了混凝土的单轴抗压强度、峰值应变、弹性模量的变化规律,试验表明,高水压损伤后的混凝土单轴抗压强度和弹性模量降低,峰值应变增加,并且这种趋势会随着水压和渗透时长的增加而更为显著,建立了高水压损伤后的混凝土本构关系模型。综合超声、回弹、电镜扫描和压汞试验进行了机理分析,机理分析表明在持续高水压作用下,混凝土内微裂缝数量增加、密实度降低、有害孔数量增加,因此导致了混凝土力学性能的下降。在高水压环境下的混凝土内部孔隙水压会随着与迎水面的距离增大而降低,利用COMSOL Multiphysics进行建模,计算出混凝土内部孔隙水压随深度的衰减模型。通过对不同深度的芯样进行单轴抗压试验,得到不同深度混凝土力学性能的变化规律,试验表明,高水压对近水头端的混凝土损伤严重,对远水头端的损伤轻微。根据不同深度混凝土单轴抗压强度的衰减规律,结合混凝土内部水压梯度随深度的变化规律,建立了高水压作用下混凝土损伤随深度的衰减模型。对于混凝土在高水压下损伤的抑制问题,提出了在普通混凝土中掺入纳米改性材料的方案,本文采用多壁碳纳米管和纳米二氧化硅作为纳米掺合料,通过试验得到了纳米改性混凝土和普通混凝土在高水压损伤后的力学性能衰减规律,试验表明,多壁碳纳米管和纳米二氧化硅对高水压下混凝土的损伤均有一定的抑制作用,机理研究表明,二者的抑制机理又不完全相同。纳米SiO2可以填充混凝土内部孔隙和微裂缝,降低了混凝土的孔隙率和多害孔的占比,改善孔隙结构,提高混凝土的密实度,在高水压作用下起到阻水效果,加快孔隙水压在混凝土内部的衰减;而MWCNTs作为纳米级的纤维材料在混凝土中起到了纤维桥连作用,有效抑制了混凝土内部微裂缝的开展和延伸,对高水压下混凝土损伤的抑制效果更优。该论文有图75幅,表27个,参考文献110篇。