工程岩体的稳定性受裂隙结构面性质影响十分显著,由裂隙结构面诱发的工程岩体失稳破坏严重威胁着隧道与地下工程建设施工期的安全。注浆是解决地下工程灾害的主要方法之一,可有效提高工程岩体的稳定性。普通硅酸盐水泥是注浆工程中最为常用的注浆材料,但其悬浊液的析水特性影响着浆液流变性的变化。裂隙结构面具有明显的粗糙度与曲折性,而这对裂隙岩体的注浆扩散过程与注浆加固体强度特征产生显著影响。本文以室内试验与理论分析作为主要手段,研究了普通硅酸盐水泥浆液在整个析水过程中流变性的变化规律,建立了用于描述水泥浆液析水过程中浆液表观粘度变化的解析模型。基于裂隙结构面的地质力学成因,将裂隙划分为张性粗糙裂隙与剪性粗糙裂隙,开展粗糙裂隙注浆模拟试验,分析了裂隙开度、裂隙粗糙度、裂隙上下盘粗糙度的差异对注浆扩散规律的影响,建立了粗糙裂隙注浆扩散理论模型与计算方法。分析了裂隙粗糙度、浆液充填厚度以及裂隙结构面上下盘粗糙度的差异对注浆充填结构面剪切力学特性的影响。主要工作及创新成果如下:（1）通过室内试验,获得了水灰比范围为0.8～2.0的普通硅酸盐水泥浆液在整个析水过程中浆液密度与流变性的变化规律。提出了一种考虑析水因素的Herschel-Bulkley流体模型。（2）基于水泥浆液自重固结析水模型、浆液水灰比与析水率关系、浆液表观粘度与水灰比关系,提出了一种用于描述水泥浆液在整个析水过程中浆液表观粘度变化的解析模型,该模型成功的描述了浆液表观粘度在整个析水期间的两阶段增长规律。（3）设计了一套粗糙裂隙注浆模拟试验系统,该试验系统由恒定速率注浆系统、粗糙裂隙试验平台、数据监测系统三部分构成,可以实现具有不同粗糙度裂隙的注浆扩散模拟试验,并能准确获得注浆过程中注浆压力以及扩散区压力场的变化特征。（4）将岩体裂隙划分为张性粗糙裂隙与剪性粗糙裂隙,基于自主研发的粗糙裂隙注浆模拟试验系统,分别开展了张性粗糙裂隙与剪性粗糙裂隙的注浆模拟试验。获得了裂隙开度、裂隙粗糙度以及裂隙上下盘粗糙度差异对于注浆压力、浆液扩散区压力分布以及局部压力降的影响。（5）提出了恒定注浆速率条件下粗糙裂隙注浆扩散理论模型。基于步进式计算方法,将水泥浆液析水后的粘度时变性考虑在内,实现了粗糙裂隙注浆扩散过程的完整计算。（6）研究了张性与剪性注浆充填结构面的剪切力学特性,总结了四类常见的注浆充填结构面的剪切失效特征。分析了结构面粗糙度、浆液充填厚度以及结构面上下盘粗糙度的差异对注浆充填结构面峰值应力、残余应力、黏聚力以及内摩擦角的影响。揭示了注浆充填结构面在不同法向荷载、结构面粗糙度与浆液充填度条件下的剪切破坏机制。