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上世纪我国多采用落后的采煤方法,导致旧采区内遗留大量的煤柱,资源浪费严重。旧采残煤资源绝大部分都是开采条件好、开采价值高的稀缺煤种。因此实现规模化残煤复采对我国煤炭工业持续、健康的发展具有重要意义。而旧采区遗留煤柱的稳定性是进行残煤复采可行性论证的判别指标之一,也是影响复采采场围岩稳定性的关键因素。煤体作为一种蠕变体,许多情况下其破坏不是因其强度不够,而是由于蠕变变形长期累计超限而导致失稳。且大量的工程实践表明,煤柱的失稳与地应力、水、煤质以及温度等因素密切相关,而水是影响煤岩体稳定性的重要因素。本论文以沁水煤田3号遗留无烟煤为研究对象,研究了不同含水率情况下无烟煤的蠕变特性。得到了如下结论:1)采用浸泡法制作了含水率分别为0%、0.74%、1.62%和3.21%的无烟煤试样,并在浸泡过程中发现无烟煤的吸水率变化可分为4个阶段:加速增长阶段、稳定增长阶段、减速增长阶段以及稳定阶段。2)对无烟煤试样进行高精度显微CT扫描,基于扫描结果,获得了无烟煤试样的CT数、孔隙率、孔隙团以及逾渗概率等参数。运用聚类分析法将24个无烟煤试样进行分为3类,第1类的聚类中心:CT数(0.0299052),渗透率(10.2200),逾渗概率(0.34),孔隙团数(186677),第2类的聚类中心:CT数(0.1526576),渗透率(7.8481),逾渗概率(0.08),孔隙团数(25974),第3类的聚类中心:CT数(0.1526576),渗透率(17.6059),逾渗概率(7.21),孔隙团数(3281150),每一个分类的无烟煤试样的个数为7、16、1,所占比例分别为29%、67%、5%。3)采用升级改进的岩石三轴流变试验系统,开展了不同含水率情况下无烟煤的单轴分级加载蠕变特性试验,结果表明:(1)不同含水率情况下的无烟煤单轴蠕变试验中,无烟煤均依次经历了衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变三个阶段;(2)当含水率相同,荷载等级不同时,以含水率为0%为例,当荷载水平由1.010 MPa增加到5.204 MPa,其瞬时应变则由0.642×10-3增加到5.086×10-3,到达稳定蠕变的时间由150 min增加到360 min,稳定蠕变阶段的速率由-1.299×10-4/h增加到0.0169×10-3/h。其他相同含水率不同荷载水平也有着相似的规律;(3)以加载到第一级荷载水平(1.002 MPa)为例,当含水率由0%增加至3.21%时,其瞬时应变则由0.336×10-3增加到2.286×10-3,到达稳定蠕变的时间由84 min增加到258 min,稳定蠕变阶段的速率由-1.299×10-4/h增加到1.428×10-4/h;(4)由无烟煤的等时应力-应变曲线可以看出,无烟煤具有明显的非线性蠕变特征。4)根据不同含水率情况下无烟煤的蠕变规律,对经典的Burgers模型进行了改进,将描述加速蠕变的非线性黏性元件与改进的Burgers模型串联,建立了能够准确描述不同含水率情况下无烟煤蠕变全过程的六元件非线性黏弹塑性流变模型,并推导了该模型的流变本构方程。然后采用Origin软件中的自定义函数功能,基于Levenberg-Marquardt(LM)算法对不同含水率情况下无烟煤分级加载的“应变-时间”曲线进行了拟合,得到不同含水率情况下无烟煤的蠕变参数,试验结果与所建立蠕变模型的理论曲线吻合效果较好,多组相关系数均在0.9以上。5)在损伤力学的基础上,考虑水劣化效应,引入水损伤因子D(w),并推导出损伤演化方程,建立考虑含有水劣化效应的六元件非线性黏弹塑性蠕变方程。