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碳纳米管水泥基注浆材料在裂隙岩体加固领域有良好应用前景,但因碳纳米管在水泥碱性环境中易团聚特性,注浆材料力学性能无法得到充分发挥。本文进一步探索提高碳纳米管分散稳定性的新方法,以制备新型碳纳米管水泥基注浆材料,对含裂隙面岩样注浆加固并分析力学增强效果。采用室内试验、数值模拟和理论分析相结合的方法,研究注浆材料、裂隙面特性对岩石试样力学强度和变形规律的影响。主要研究成果如下:(1)结合扫描电镜及室内力学试验对水泥基注浆材料力学性质及微观结构进行分析。结果表明,含0.05wt%-0.10wt%浓度的黄腐酸,有利于碳纳米管在水泥浆碱性环境中分散且能有效增强水泥浆体各项力学性能。该浓度下黄腐酸可以较好吸附于单壁碳纳米管表面,增加单壁碳纳米管的ζ电位,减少在水泥碱性环境下碳纳米管的团聚。(2)结合声发射监测和数字照相技术对注浆充填岩石试样进行单轴压缩试验,发现碳纳米管水泥基注浆材料对试样裂隙面力学强度增强效果明显。在裂隙面力学强度易劣化的α=45°~75°倾角力学增强效果最好,最高提升幅度达204%。同时可以增强各JRC值下裂隙面岩体力学强度以及抗变形能力。实验组试样与对照组试样相比,峰值应力值和峰值应变值离散度低,峰值强度和弹性模量提升最大幅度分别达142%和146%。(3)使用离散元颗粒流软件构建数值试样模型进行物理试验验证及拓展研究。数值模型峰值强度及峰值应变分别在α=60°、75°时达到最小值,与物理试样规律类似。当α=0°、60°、90°时,数值试样与物理试样匹配性最好。数值试样剪切裂纹数量随α增加呈现先减后增的变化趋势。试样峰值强度及峰值应变随裂隙面JRC值增加而升高。试样峰值强度和抗变形能力随裂隙面数增加而劣化,在裂隙面JRC=20时劣化敏感度最高。