弱胶结泥岩广泛分布在我国西部矿区,特殊的成岩环境和沉积过程,形成了其特有的物理力学性质。泥岩体包含大量裂隙,在工程扰动等复杂应力条件下,新裂隙不断产生,原生裂隙继续扩展,众多裂隙相互贯穿,使裂隙岩体向破碎岩体转化。目前对承压状态下(法向压力)裂隙泥岩注浆浆液渗透特性的相关研究甚少,另外,泥岩在注浆过程中会吸收浆液中的水分(即泥岩裂隙中浆液流动失水效应),导致浆液参数变化,从而影响实际泥岩工程注浆浆液扩散与加固效果,因此深入理解承压状态下裂隙泥岩渗透注浆浆液失水效应与扩散特性对科学有效地开展泥岩注浆工程具有重要意义。本文以裂隙泥岩注浆为研究对象,通过自主研发的泥岩注浆试验系统,综合采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,对裂隙泥岩渗透注浆浆液失水效应与扩散特性进行研究,获得的研究成果如下:(1)基于室内试验获得水泥基注浆材料及泥岩基础参数,分析了水泥基浆液流变性能及泥岩孔隙结构和力学特性,为下文注浆浆液渗透物理试验及数值试验中泥岩模型提供基础参数。利用核磁共振方法(NMR)和数字照相量测技术(DPM)开展了泥岩对浆液中水的渗吸试验,模拟了在裂隙泥岩注浆过程中不同水灰比浆液中的水在裂隙两侧泥岩基质中的运移规律及泥岩变形特征;构建了裂隙泥岩注浆浆液失水粘度演化特征方程,获得了浆液粘度在泥岩注浆过程中的非定常演化规律,为裂隙泥岩应力-浆液流动耦合数值试验提供浆液失水粘度演化方程。(2)基于实际工程弱胶结泥岩受力后“先裂隙后破碎”的破坏特征,首先对泥岩裂隙注浆进行研究,而针对实际弱胶结泥岩稳定性差,易受扰动影响,导致泥岩粗糙裂隙样本较难制作的特点,考虑到试验过程注浆时间极短泥岩从浆液中吸水效应不明显(可忽略浆液失水效应),选用高透明有机玻璃材料(PMMA)并利用自行研制的裂隙岩体注浆浆液流动可视化试验系统,模拟了浆液在单裂隙和多裂隙中的流动过程,研究了承压状态下浆液水灰比及裂隙粗糙度对裂隙注浆浆液非线性流动特性的影响规律。(3)继泥岩裂隙注浆后,对破碎泥岩注浆加固进行研究,结合泥岩从浆液中吸水特性试验,调试了水泥浆液参数,利用承压状态下破碎泥岩注浆可视化试验系统开展破碎泥岩注浆试验,分析了承压状态下破碎泥岩注浆加固体力学特性及宏-细观破坏特性,为破碎泥岩巷道底板变形控制数值分析模型提供力学参数。(4)基于结构应力-浆液流动耦合特征和ALE描述下的流体流动Navier-Stokes方程,结合泥岩注浆浆液失水粘度演化方程,构建了考虑泥岩对浆液中水吸收作用的(即泥岩裂隙中浆液流动失水效应)裂隙泥岩应力-浆液流动耦合模型,获得了注浆过程中泥岩应力-浆液流动耦合机理。(5)以五间房煤田西一矿首采1302工作面底板修复为工程背景,基于修正后的裂隙-孔隙双重介质理论模型,构建了裂隙-微孔注浆数值模型对巷道底板泥岩裂隙-基质微孔注浆浆液扩散特性进行研究,获得了浆液在泥岩裂隙-基质微孔中的渗透扩散规律;采用地质雷达、钻孔取芯等测试手段确定泥岩底板破碎区范围,继而基于承压状态下破碎泥岩注浆加固体力学特性试验结果,构建了巷道围岩变形控制数值模型并分析了注浆加固后破碎泥岩巷道底板变形特性,获得了巷道底板破碎泥岩注浆加固机理。