在各类岩体工程中诸如土石坝基础、边坡软弱岩体和隧道、巷道、地铁车站等地下硐室工程围岩中应力应变是随着时间而不断变化的，表现出显著的流变特性。我国西部地区矿井建设过程常遭遇侏罗系和白垩系软岩地层，该类地层岩石具有强度低、胶结性差遇水易崩解泥化等问题，在长期外荷载作用下具有显著的流变变形特性，给矿井建设带来不利影响，降低地下硐室、巷道等地下结构服务年限和服务水平。
　　本文以红庆梁煤矿弱胶结软岩巷道工程为对象，采用室内试验、理论分析、数值模拟和理论模型计算等方法，利用TAW-2000型岩石三轴仪开展了弱胶结软岩物理力学特性试验、不同加载速率和含水条件下的单轴压缩试验和三轴剪切试验，基于分数阶微积分理论建立弱胶结软岩蠕变本构方程。利用英国GDSTAS软岩流变三轴仪开展围压固定轴压分级增加以及轴压固定围压分级卸载的弱胶结软岩蠕变特性试验，并将实验结果与分数阶蠕变模型结果进行对比分析，获得了较好的一致性。利用MIDAS/GTS建立弱胶结软岩巷道数值计算模型，模拟分析不同支护方案对应的应力、应变、塑性区分布特征等。本文主要得到了如下主要研究成果：
　　（1）开展红庆梁煤矿弱胶结软岩物理力学特性试验，通过室内试验测定岩样密度和含水率；采用偏光镜和高倍显微镜及扫描电镜给出弱胶结遇水软化软岩组织结构，并通过X射线衍射分析测得该岩层组成成分。
　　（2）利用TAW-2000型岩石三轴试验机开展弱胶结软岩单轴压缩试验。试验结果表明弱胶结软岩单轴试验曲线包括：压密阶段、线弹性阶段、弹塑性阶段后达到峰值强度。在等速率应力加载条件下轴向应变-应力曲线与单轴曲线在加载初始阶段，试件主要发生轴向压缩变形，至试件达到弹性变形后期，试件的径向膨胀应变逐渐增大，试件出现体积膨胀，侧向膨胀变形主要表现为侧向臌胀变形。基于Mohr-Coulumb准则绘制弱胶结软岩三轴试验抗剪强度包络线。
　　（3）基于Riemann-Liouville分数阶微积分算子，引入Abel黏壶，通过Abel黏壶中分数阶次数β合理的描述岩土材料的衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变过程，并给出几种常见的分数阶微积分元件模型及其数值解；在分数阶Burgers模型的基础上，提出了H体—Abel黏壶—C|Abel黏壶的四元件分数阶蠕变模型。
　　（4）利用GDS-HPTAS软岩三轴蠕变仪进行弱胶结软岩三轴蠕变试验，提出升轴压和卸围压两种蠕变试验加载方案，研究不同蠕变加载条件弱胶结软岩轴向和径向蠕变曲线、轴向和径向蠕变速率曲线的变化特征；采用等时应力应变曲线方法获得不同含水条件弱胶结软岩长期强度指标；并利用四元件分数阶蠕变模型模拟弱胶结软岩蠕变特性，并利用origin中数学回归分析功能，计算得到了模型参数，其中稳态蠕变模型参数分别为Em、ξ1和β1，非稳态蠕变增加ξ2和β2。给出了模型参数随试验条件的变化规律。对两种试验条件下的蠕变试验结果进行了验证分析。
　　（5）利用KDZ1114-3便携式矿井地质探测了仪预测红庆梁煤矿3-1煤回风大巷断层走向、倾向、落差等特征；利用MIDAS/GTS建立弱胶结软岩巷道穿越断层破碎带数值计算模型，分析了围岩塑性区分布特征和支护结构受力特征，并根据моестков理论计算了锚杆支护参数；开展断层破碎带围岩巷道收敛变形、锚杆（索）受力、顶板离层以及锚杆受力监测。验证采用锚网索喷架联合支护在穿越断层破碎带软岩巷道支护的适用性。
　　上述研究成果将为我国西部地区弱胶结软岩地下工程设计提供科学理论依据，促进岩体流变力学、地下结构设计理论等学科的发展，研究成果具有重要的工程意义和推广应用价值。