利用以矸石为骨料的胶结材料进行煤矿结构的充填开采时,充填体作为主要的支撑构件,其力学特性以及稳定性对煤层开采区上覆岩层的移动以及地表的沉陷具有直接影响的作用。研究胶结充填体力学特性以及稳定性的影响因素,认识胶结充填体细观结构演变规律以及充填体在上覆岩层作用下的变形,损伤以及失稳特性是采区上覆岩层和地表建筑结构安全评估的基础性课题研究。因为进入煤矿采空区对现场进行监测获取充填体的数据难度较大,实际情况中大多通过室内试验的方法对胶结充填体进行研究。本文利用在胶结体内部嵌入带有外包保护层的压电陶瓷片制成矸石基压电陶瓷胶结充填体,通过压电波动法实现对充填体的长期主动可控监测。对上覆岩层和地表建筑结构安全评估的课题研究具有一定意义。本文通过试验研究,数值模拟,理论分析等手段对矸石基压电陶瓷胶结充填体在受单轴压缩时的压电特征量随胶结体破坏的变化规律进行研究。其中,通过试验分别对矸石基压电陶瓷胶结充填体在受不同加载速率的单轴压裂工况和在单轴循环压缩工况下压电传感器所接收的信号的幅值,波形,频率以及小波包能量值的影响情况以及影响机理进行了研究;采用数值模拟方法构建了具有不同贯通程度,张开度和数量的裂缝的矸石基压电陶瓷胶结充填体模型,并就不同工况下应力波在胶结体中的传播状态,传感器接收到的信号的波形,幅值以及小波包能量的变化规律以及影响因素进行了研究;在前人研究的基础上提出了基于矸石基压电陶瓷胶结充填体的损伤计算方法并利用试验数据进行了验证。主要研究内容及结论如下:（1）开展了对矸石基压电陶瓷胶结充填体试样在不同加载速率条件下的单轴压缩试验并对其中压电传感器接收信号的压电特征量进行分析,发现信号的幅值对胶结体试样损伤的产生表现较为敏感,随着试样所受载荷的增大减小;（2）开展了对具有不同预制裂缝的矸石基压电陶瓷胶结充填体试样内部应力波传播过程的数值模拟试验。通过对具有不同贯通程度、张开度以及数量裂缝的矸石基压电陶瓷胶结充填体试样的波场快照图以及传感器信号的幅值和小波包能量进行研究。研究发现随着裂缝贯通程度的增加、张开度的增大以及数量的增多,信号的幅值和能量均有不同程度的衰减,这与试验得到的结果一致;（3）利用主动健康监测技术和压电波动理论根据前人研究提出基于矸石基压电陶瓷胶结充填体的损伤识别判定方法并利用试验数据进行了验证。该论文有图49幅,表11个,参考文献74篇。