输水渠道穿越煤矿采空区是南水北调中线和东线工程的重大工程技术问题,为保障输水渠道的安全运行,在工程前期对渠道下伏的采空区进行灌浆充填处理来避免采空区二次活化造成的地表变形问题。然而,注浆充填的过程中,由于采空区巷道分布复杂、形状分布不规则以及浆体的固结沉降等因素,在采空区内会形成一些空洞;同时随着时间的推移,工程区域地下水位不断回升,地下水会通过基岩内天然存在的裂隙以及在前期采矿过程中造成基岩损伤产生的裂隙,在采空区空洞内形成一定程度的水压环境。根据禹州郭村段采空区监测资料,渠道在运行初期的3年内,地表和岩体内部均发生一定程度的沉降,结合注浆充填工程本身存在的缺陷,本文分析其原因为充填采空区内的水压作用造成了充填体及上覆岩体强度上的劣化,使采空区在渠道运行期内产生了剩余沉降。因此,在渠道运行过程中,采空区充填体和上覆岩体在不同水压作用下的蠕变也应该得到重视。基于上述分析,本文开展了采空区充填体及上覆岩体在不同水压作用下的分级加载蠕变试验,并分别建立了相应的本构模型进行参数识别,最后通过FLAC^3D计算考虑水压作用的充填采空区变形分析及渠道长期变形预测。主要研究内容与成果如下:（1）通过对工程相关资料以及监测数据的分析,采空区充填体由于浆体的固结沉降、采空区巷道分布复杂以及形状不规则等原因,充填后的采空区可能存在空洞（空腔）。渠道在长期运行过程中,随时间推移,基岩内的地下水通过裂隙到达空洞（空腔）会在采空区及上覆岩体内形成一定程度的水压。渠道长期运行中,充填体及上覆岩体在水压作用下的蠕变同样会影响地表变形。实际监测数据显示,郭村采空区在运行初期仍有少量剩余沉降。（2）为了解注浆处理前采空区岩体的力学特性,开展了采空区岩体开挖卸荷岩石力学特性研究,获得了不同围压、不同卸荷速率下采空区岩石力学特性以及参数,为后续试验以及计算提供基础。（3）充填体和上覆岩体试样在蠕变试验过程中,在相同的单位轴向应力增量下,瞬时应变随着水压等级的增大而增大,这是由于施加初试水压后,饱和充填体试样中的孔隙水压会由外向内快速增大到水压的水平,在这个过程中,试样内部的孔隙水压随着水压升高而升高,使得孔隙尖端应力增大,致使微细裂纹由外向内扩展,从而使试样的力学性能劣化。（4）随着水压的增大,充填体试样破坏前匀速蠕变时间变短,而衰减蠕变和加速蠕变的时间变长,说明水压越大,充填体试样的软化程度越大。同样,随着水压增大,岩样在破坏前的衰减蠕变时间变长,匀速蠕变时间变短;不同的是,岩样加速蠕变阶段曲线不明显,其突发破坏的特点受水压影响较小,说明岩样受水压软化程度小。另外,随着水压的增大,充填体试样和上覆岩体试样的蠕变破坏强度和长期强度均呈现减小的趋势,说明水压对充填体和上覆岩体的力学性质具有劣化作用;且长期强度随着水压的增加,其劣化程度有减缓的趋势。（5）通过分析考虑水压作用下充填体和上覆岩体分级加载蠕变曲线特征,并结合非线性蠕变本构模型的建立原则与采空区范围内实际赋存的应力条件,选取伯格斯模型模拟上覆岩体的蠕变特性以及选取改进后的西原模型模拟充填体的蠕变特性,分别对选取的模型进行拟合和试验数据对比,拟合相关度较高,表明选择的模型能够很好地描述考虑不同水压作用的充填体及上覆岩体的蠕变特性。并针对充填体及上覆岩体在不同水压作用下的蠕变参数,建立了参数随水压变化的演化方程。（6）建立了充填体-煤柱协同蠕变的力学模型,从力学角度分析了煤柱、充填体作为支撑上覆岩体的结构,在顶板等效的均布荷载作用下的协同蠕变变形过程以及蠕变变形随时间变化的曲线,并建立充填体-煤柱协同蠕变每个阶段的构模型及平衡方程组;分别对煤柱和充填体的蠕变本构模型在有限差分软件FLAC^3D中进行二次开发,并建立充填体-煤柱协同蠕变的计算模型,从数值计算角度描述充填体-煤柱协同蠕变的过程。（7）以南水北调中线工程禹州郭村段下伏充填采空区为例,建立数值模型计算在不同水压作用下的充填采空区蠕变引起的地表变形和岩体内部变形,计算结果与实际监测数据对比偏小,说明采空区存在一定程度的水压作用。考虑不同水压时,计算结果与实际监测点的沉降位移对比,推测研究区域采空区可能存在的水压范围。另外,以郭村采空区及地表渠道为例,根据地质资料,建立三维计算模型,开展了考虑充填采空区蠕变特性对渠道长期变形影响研究。