矿山开采正逐步向寒冷地区和冻土区域发展,这些地区的显著特点是其气温一般都在零度以下。在过去的三十年,国内外学者在膏体充填材料的流动特性和力学性能方面做了大量的研究,取得了很多有益成果。然而,前人的绝大部分研究都是在常温或者高温条件下进行的,膏体充填材料在低温环境下工程性能方面的研究涉及较少。本文以低温环境为研究背景,综合采用多种测试手段,围绕膏体的流动性、力学特性、大尺寸膏体充填体冻结特性以及含盐膏体流动与力学性能四个方面展开了系统的实验研究。主要取得了以下创新性成果:(1)测试得到了主要内部和外界因素影响下膏体材料屈服应力、强度和变形随时间的演化特征,综合采用压汞法孔隙度分析、热重分析、电动电位测试、电导率测试、孔隙液p H测试等多种辅助测试手段,揭示了不同因素的影响作用机理。(2)通过自行设计构建的大尺寸土柱装置,借助5TE集成传感器和直线位移传感器,对比分析了低温环境下膏体充填柱体的冻结特性,探讨了充填顺序和蒸发作用对膏体性能的影响,揭示了膏体在养护过程中其内部温度-水力-力学-化学(T-H-M-C)多场相互作用影响的过程,探明了低温环境下膏体性能的尺寸效应。(3)分析研究了低温环境下含盐膏体屈服应力和强度随时间演化规律,揭示了防冻盐的影响作用机理,得到了不同盐分浓度膏体变形特征,从定量角度揭示了盐分浓度与膏体初始屈服应力和强度,以及强度与初始弹性模量之间的关系。