随着国家能源战略不断向西部地区转移,许多大型矿井正在建设,冻结法是煤矿立井施工穿越强度低、胶结差的富水白垩系地层的有效施工方法。与此同时在复杂条件下的冻结砂岩蠕变问题日益突出,蠕变力学性质直接影响工程稳定性。开展饱和冻结砂岩蠕变特性的研究,对于准确预测和有效控制岩体工程的长期安全稳定有重要的理论研究价值和工程实际意义。论文选取西部典型白垩系饱和中粒砂岩和粗粒砂岩为研究对象,采用理论分析和室内试验相结合的方法,研究了西部白垩系饱和冻结砂岩蠕变损伤力学特性,研究成果将对西部白垩系地层冻结法工程施工、设计提供必要的理论依据。开展了白垩系饱和中粒砂岩和粗粒砂岩物理参数测定,同时进行不同冻结温度条件下热参数的测试,研究不同粒径砂岩热参数的差异性,全面分析岩性和冻结温度对白垩系砂岩热参数性质的影响。宏观上两种砂岩的含水率较高,内部孔隙度大,造成水稳定性差;微观上颗粒表面包裹着亲水性很强的黏土矿物,遇水易分散、产生泥化现象。研究了不同冻结温度下砂岩的瞬时力学特性。进行了饱和状态中粒砂岩和粗粒砂岩在不同冻结温度条件的单轴和三轴压缩力学特性试验。分析了不同岩性和不同冻结温度下饱和砂岩力学特性与破坏规律。重点阐述了砂岩粒径和冻结温度对其力学特性的影响,研究了两种冻结砂岩的宏观破坏形态并且阐释了破坏机理。结果表明,冻结温度较低时,饱和冻结砂岩力学行为取决于孔隙中的未冻水含量;冻结温度较高时,孔隙冰的含量决定了冻结砂岩力学行为。研究了不同冻结温度下砂岩的蠕变力学特性,提出了冻结饱和砂岩蠕变长期强度计算模型。依托三轴压缩试验结果设计饱和冻结砂岩的蠕变试验,获取了不同冻结温度、不同围压和不同加载系数水平的蠕变-时间曲线簇、蠕变速率-时间曲线、蠕变应力-应变曲线等蠕变特征参数,确定体积等时曲线簇法作为计算两种饱和冻结砂岩长期强度的方法。分析了蠕变宏观破坏形态,使用应力腐蚀机制解释了蠕变破坏机制。构建了白垩系冻结砂岩蠕变损伤本构模型,并进行了蠕变参数辨识。采用声发射信号表征饱和冻结砂岩体的损伤变量,建立损伤变量与时间的关系,分析了蠕变各阶段内损伤演化规律。结合岩石蠕变理论、分数阶理论和损伤理论,建立考虑损伤的黏弹塑蠕变模型与分数阶蠕变模型并进行了参数辨识,对两种模型进行了合理性验证和对比分析。重点进行了分数阶模型蠕变参数的多因素影响程度分析,举例阐述了多种因素对蠕变参数的影响变化规律。获取蠕变参数受到温度、围压和加载系数的敏感性程度及变化规律。