传统的膏体充填体强度设计中,材料配合比确定均是在室内标准恒温恒湿条件下进行,这与膏体充填体的原位养护环境存在较大差异,现场取样得到的充填体强度明显高于室内试样的强度(即设计强度)。为了解决这一问题,依托国家自然科学基金面上项目(51674012),研发了考虑压力-温度效应的膏体充填体养护实验装置,以不同压力-温度效应的膏体充填体为研究对象,以设计更加安全和经济的膏体充填体为目的,主要开展以下研究:(1)明确了深井开采中充填体的压力与温度来源,确定了与充填采场环境相近的养护压力与养护温度范围,分析了传统的考虑压力-温度效应的装置特点,研发了考虑压力-温度效应的膏体充填体养护实验装置。(2)开展了压力-温度效应下膏体充填体的力学性能测试实验,探明了压力、温度和时间对膏体充填体强度、峰值应变和弹性模量的影响规律,建立了考虑压力-温度效应的膏体充填体强度预测模型,基于室内实验数据,对强度预测模型的准确性进行了验证。(3)分析了考虑压力-温度效应的膏体充填体变形特征,构建了考虑压力-温度效应的膏体充填体两段式损伤本构模型;通过建立膏体充填体的数值计算模型,研究了考虑压力-温度效应的膏体充填体颗粒接触特征、力链分布和裂纹分布特征演化规律。(4)完成了压力-温度效应下膏体充填体的多场性能监测实验,获取并系统分析了膏体充填体内部温度、体积含水率、基质吸力和电导率随养护时间变化的数据,探明了压力-温度效应下膏体充填体内部温度、体积含水率、基质吸力和电导率的变化规律,揭示了膏体充填体的热-水-力-化多场性能关联机制。(5)通过研究压力-温度效应下膏体充填体的物相组成、水化产物、微观形貌和孔隙结构演化规律,建立了膏体充填体宏观力学特性与微观性能之间的关系模型。采用灰色关联理论,研究了养护压力、养护温度与膏体充填体力学性能之间的关联性,揭示了压力-温度效应下膏体充填体力学性能的响应机制。(6)发展了考虑压力-温度效应的膏体充填体配合比优化设计新方法,将研究成果应用于某铜矿膏体充填体配合比优化设计中,提出了考虑压力-温度效应的膏体充填体配合比优化设计工程建议。