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我国矿山井筒的深度越来越大,井筒穿过的地层越来越复杂,传统的井壁浇筑技术难以适应智能化建井发展趋势和要求。混凝土井壁3D打印技术是智能化建井的标配技术,开展井壁3D打印技术研究具有重要意义。关于混凝土井壁3D打印技术的研究尚未见文献报道。与地面3D打印混凝土结构不同,3D打印井壁不但需要高强度,而且需要高抗渗性能。本文提出了立井混凝土井壁3D打印系统的架构设计,集成开发了室内井壁模型3D打印系统,并在此基础上开展了高强、高抗渗井壁的3D打印技术室内试验研究。首先,采用流动性、挤出性、建造性和早期强度等性能指标,对打印材料的可打印性能做出了评估,给出了满足可打印性的混凝土材料性能指标的取值范围。其次,为了满足高强、高抗渗要求,研究获得了消除分层界面影响的打印工艺,使打印混凝土试样的强度和抗渗性能较现浇混凝土试样有明显的提高;并揭示了打印混凝土试样的强度和抗渗性能获得提高的机理。3D打印混凝土细观结构测试分析和三维X射线CT显微成像分析显示:打印混凝土中的孔隙以小孔(等效直径0-50μmm)居多,而现浇混凝土中的孔隙以大孔居多(等效直径50-200μmm);打印混凝土的孔隙率较现浇混凝土降低20%左右,更为致密。较小的孔隙和较低的孔隙率,是打印混凝土试样的强度和抗渗性能获得提高的主要机理。最后,本文开展了3D打印混凝土井壁模型承载与抗渗性能试验研究。3D打印混凝土井壁模型在周围水压高达8.8MPa时才发生渗漏,表明它具有良好的承载和抗渗性能,达到了预期的效果。本文研究中,3D打印混凝土试样的强度等级最高达C70,3D打印混凝土井壁模型在8.8MPa水压以下不渗漏。它表明3D打印高强、高抗渗混凝土井壁是可行的。本文的研究成果对于发展地下结构3D打印技术具有重要的参考价值和指导意义。