盐岩具有良好的蠕变特性,在其蠕变过程中由于晶界迁移使得渗透率一直处于较低水平。这些特点使得盐岩被认为是长期地下能源储存和核废料封存的理想储库围岩材料。在工程应用中,对深部盐矿进行水溶开采形成地下空间,施工较为方便快捷,是国际上首选的能源储备方式。用作石油储备以及CO2封存的盐岩地下储库一般使用周期较长,特别是用来处置高放废物时,针对核元素半衰期长的特点,储库设计必须考虑长期力学行为。因此,着眼于深部盐岩能源地下储备,开展盐岩长期力学特性研究,对完成我国能源地下储备计划有重要的意义。典型的盐岩蠕变曲线分为三个阶段:初始阶段、稳态阶段和加速阶段。盐岩蠕变应变率非常低,但是进入加速阶段会在短时间内应变率急剧增大并产生较大的变形。多数盐岩储库在运营过程中的有效容积丧失问题都是由于加速蠕变所导致,并且这种形变导致的有效容积减小通常不可逆转。本文以地下能源储存和高放废物处置的理想储库围岩材料—盐岩为研究对象,针对大型地下盐腔在长期运营过程中由于加速蠕变导致的有效容积丧失问题,开展了室内单轴、三轴蠕变实验。研究了不同围压、偏应力以及杂质含量等条件对蠕变过程的影响并测量了体积应变。其次,分析了温度、缺陷、含水量以及偏应力等因素对盐岩蠕变各阶段微细观形貌的影响。研究了“硬化作用”与“恢复作用”各自所表征的细观结构演化以及二者相互竞争导致的盐岩蠕变曲线的非线性特性。进一步开展了盐岩蠕变声发射实验,对比分析了蠕变过程中的损伤演化规律。借助分数阶理论,建立了基于声发射能量的盐岩单轴压缩分数阶蠕变本构模型。最后,针对盐岩蠕变过程中的声发射事件的统计学特征,采用立方体覆盖法求出声发射事件空间分布的分形维数,建立损伤变量和分形维数之间的关系。本文的研究工作主要从以下几个方面开展:（1）盐岩单轴及三轴压缩蠕变室内实验研究为了科学的定量描述盐岩蠕变各阶段的变形特征,需要建立理论本构方程。建立本构方程方法众多,但都需要实验数据作为支撑,尤其是经验公式,更是需要进行大量的室内实验。本文进行了盐岩单轴压缩蠕变实验,得到了全过程蠕变曲线;针对复杂应力条件下的蠕变,开展了三轴压缩蠕变实验研究。天然盐岩内部存在大量的缺陷,在蠕变过程中,这些缺陷的演化会造成损伤积累。为了描述盐岩内部的损伤情况,在加载过程中采用超声波纵波波速测量实验及声发射实验作为辅助。实验表明,在载荷大于屈服应力时,盐岩蠕变有明显的三阶段变形特征。超声波纵波波速及声发射事件测量显示,随着微缺陷的发展,盐岩在释放大量声发射信号的同时内部超声波纵波波速也在不断降低,这也充分体现了盐岩蠕变损伤演化过程。进一步研究发现,在低温、低应力条件下,盐岩会在初始蠕变阶段停留较长时间才能进入稳态阶段。由于缺少围压限制,盐岩最终产生膨胀破坏。三轴压缩蠕变实验显示,在相同温度下,偏应力的改变是应变率发生变化的主要原因。当偏应力和围压在一定范围内,盐岩蠕变的应变率基本相同,说明此范围内盐岩蠕变的变形机制基本相同,并未随着偏应力与围压的变化而改变。（2）盐岩蠕变机理的微细观实验研究天然盐岩主要成分为NaCl,属于多晶体材料,并且内部存在大量的缺陷（点缺陷,线缺陷等）以及杂质（流体包裹物,其它不溶颗粒等）。缺陷的分布、杂质的种类、盐岩的纯度、含水量的多少以及环境温度的高低,都对盐岩蠕变过程有着巨大的影响。作为多晶体,还具有许多其它岩石所不具备的性质。所以,在研究盐岩蠕变的时候,不仅要进行室内单轴及三轴加载实验,更需要从机理上出发,研究蠕变过程的本质。本文针对盐岩蠕变开展了微细观实验,分析了盐岩在各种因素以及不同变形机制下的蠕变微观形貌特征,详细分析了这些机制是如何交替作用于蠕变过程的。实验结果显示,在初始阶段的末期,盐岩蠕变主要以位错滑移为主,会产生大量的网状滑移线;盐岩蠕变稳态阶段,在高应力和高应变率区域中,以螺型位错的交滑移为变形主导机制,而在低应力和低应变率区域,变形主要由刃位错的攀移决定;盐岩蠕变加速阶段,当温度较高时会因位错攀移形成胞状结构并且发育成大量小角度亚晶粒;最后在加速阶段末期,蠕变过程亚晶粒会变成产生大角度的泡沫状网格结构的亚晶粒,此阶段部分晶界处产生高密度位错塞积并造成局部应力集中,当局部应力过大则形成平直的穿晶裂纹。晶界迁移也是盐岩蠕变过程中很重要的变形机制。干燥盐岩中的晶界迁移由位错滑移和位错攀移机制控制;而潮湿盐岩中的晶界迁移,通常是由晶粒间晶界水产生的化学势差造成。发生晶界迁移会使“新的晶粒”长大并吞食其他晶粒中的亚晶粒,导致塑性变形变的更加容易。干燥盐岩与潮湿盐岩的晶界迁移都会受到温度影响。对于潮湿盐岩来说,温度越高,晶界水作用下的晶界迁移效果越明显,恢复作用就越强。对于干燥的盐岩,提高温度会使得晶粒内部原子的活跃度提高,同样会提高晶界迁移的速率。温度升高在盐岩蠕变过程宏观上体现为:达到相同应变速率所需要的流变应力降低;相同流变应力下变形速率加快。（3）盐岩蠕变分数阶本构模型研究分数阶微积分在解决一般工程问题时,有自己独到的优势:它包含了整数阶理论,也就是说它能够退化为通常意义下的整数阶运算。大量的实验指出:盐岩流变过程中,内部某一点的应力状态不仅和瞬时应力状态有关,还和加载历史有着密切的关系。引入（或者应用）分数阶微积分在一定程度上能够更好的解释这种历史累积过程,而且相比传统本构模型来说参数更少,所以分数阶微积分对粘弹性理论和蠕变本构模型起到了重要的推动作用。天然盐岩在蠕变过程中会产生损伤积累。所以在建立蠕变本构模型时需要考虑盐岩内部的损伤演化,选择合适的表征损伤的变量并引入盐岩蠕变本构方程。本文采用超声波波速作为损伤描述,建立了基于超声波波速的分数阶蠕变损伤本构模型。由于超声波实验测量波速变化来反映盐岩内部的损伤时,只能反映试件两点间的固定直线上的损伤变化,实验结果会受到较多偶然因素（例如缺陷分布位置等）的影响。所以需利用更多的信息,采用更高维数上的特征量来描述损伤。本文根据有效承载面积理论,采用声发射信号统计建立了承载面上的二维损伤变量描述,从而建立了基于声发射的盐岩分数阶蠕变本构模型。该模型在描述初始蠕变时间较长、应变率较为起伏的蠕变过程有着较大的缺陷,这也是由于损伤变量在推导过程中使用的蠕变信息不够全面造成。为了解决上述本构模型的不足,本文在声发射事件计数的基础上增加了蠕变过程中的能量变化来描述损伤变量。将新的考虑能量的损伤变量代入本构方程,可得基于声发射能量的盐岩分数阶蠕变本构模型。采用盐岩单轴蠕变声发射实验数据进行模型验证,该本构模型能够很好的弥补仅考虑声发射的盐岩分数阶蠕变本构模型中的不足之处。（4）盐岩蠕变分形特征研究分形几何学中,分形维数的概念为不规则物理现象的量化描述提供了巨大的帮助。研究发现,盐岩蠕变过程中的声发射事件在空间分布上具有统计学自相似特性。采用立方体覆盖法进行计算,当小立方体尺度在某一范围内时,可以通过双对数坐标轴上直线的斜率求出某一时刻声发射事件空间分布的分形维数。建立损伤变量和分形维数之间的关系,发现声发射事件的空间分形维数随着损伤的积累而不断增大,所得出的分形维数的值可以更加精确的定量描述盐岩在该时刻的蠕变损伤状态。此外,工程应用中可以通过统计某一时段的声发射信号来预测盐岩在某段时期内的蠕变变形量。