岩石介质由于其构成和赋存环境的特殊性和复杂性而具备流变性这一特定力学性质。岩石的流变性是指岩石在一定的荷载、湿度、温度等条件下表现出的的应力应变关系随时间推移而发生改变的力学现象。很多岩土工程都与岩石的流变性有密切关系,岩石流变力学研究对于解决岩石力学的实际问题非常重要。传统的岩石本构模型只能模拟掩饰的线性蠕变阶段,对于非线性阶段无法准确体现。本文基于分数阶微积分理论,提出一种新的非线性元件组合本构模型,将其应用于Flac3D软件进行二次开发,并用隧道注浆加固的算例验证二次开发的有效性。主要研究结论如下:(1)基于分数阶微积分理论,建立了一个能反映岩石黏弹塑性特性的非线性蠕变本构模型,并推导出该模型的本构方程。该模型能全面反映出岩石的瞬弹、瞬塑、粘弹、粘塑蠕变特性,全面描述岩石蠕变的三个阶段,并且体现岩石变形的非线性渐变特点。(2)在1stopt数据处理软件平台上基于麦夸特算法,编写非线性拟合程序,对锦屏水电站绿片岩的三轴蠕变实验数据进行拟合求参,与博格斯模型进行对比研究,该模型的拟合精度更高,说明了模型能准确反映岩石蠕变的非线性特点。(3)将建立的蠕变模型本构方程进行了三维中心差分格式的推导,在Microsoft Visual Studio开发平台下编写了自定义本构模型的程序,将源文件编译为动态链接库文件装载到Flac3D的模型库中。简要介绍了模型二次开发中的一些技术流程和关键步骤,并且与软件自带的cvisc模型对比,给出了模拟单轴压缩实验的算例,验证了二次开发的正确性。(4)利用Flac3D程序,调用前文自定义的非线性本构模型,进行了隧道的注浆加固数值分析,研究注浆加固对于软弱围岩隧道开挖的影响。通过改变围岩力学参数,对不注浆,拱顶注浆,全环注浆三种工况进行模拟,分析三种工况下隧道围岩的受力和变形。(5)通过分析不注浆,拱顶注浆,全环注浆三种工况的数值模拟结果,得出以下结论:在开挖前对隧道的周边的软弱围岩进行注浆加固,能提高注浆区围岩的整体刚度,改善围岩的力学性能和受力情况,提高围岩的自身承载能力,减小围岩的位移,但拱脚处有可能会造成一定的应力集中,在设计支护时应对拱脚处加大支护力度,必要时可增设锁脚锚杆或者采用“注浆锚杆”,即在注浆后将注浆导管留在岩体中作为锚杆发挥作用。