膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙、吸水膨胀、失水收缩,并具有显著胀缩特性的土层,是一种具有明显流变特性的灾害性软土。因此开展对于膨胀土非线性流变特性的研究,探讨其考虑时间因素的本构关系,研究膨胀土的力学参数以及压缩蠕变特性,构建相应的经验模型,对于开拓膨胀土的研究范围、揭示膨胀土流变的内在规律、科学指导膨胀土工程实践、防治工程事故等方面具有重要的理论价值和现实意义。为此,本文在国内外已有研究的基础上,结合国家自然科学基金项目(No：50978097)、湖南省自然科学基金项目(No：08JJ3092)和湖南省科技厅项目(No：2010SK3047),开展了对非饱和膨胀土体非线性流变特性的研究。通过室内压缩蠕变试验、直剪蠕变试验以及理论分析和数值分析相结合的方法,对膨胀土的非线性流变特性开展了较深入的理论和试验研究,取得的主要结论和研究成果如下：(1)压缩蠕变试验研究：①通过压缩蠕变试验和加-卸载压缩回弹蠕变试验,探讨了南宁非饱和膨胀土在压缩蠕变过程中的变形规律和变形型态,即南宁非饱和膨胀土在压缩蠕变中呈两阶段衰减稳定型,在较高应力水平下也不会出现加速蠕变。随应力水平增加,蠕变变形量增加,蠕变曲线簇呈相似发展；随土的含水量增加,蠕变变形量增加,蠕变曲线簇亦呈相似发展。②根据加-卸载压缩回弹蠕变试验结果分析了南宁非饱和膨胀土的压缩蠕变变形成份中包含有弹性、弹塑性和粘弹性变形成份存在。在此分析的基础上,建立了符合南宁非饱和膨胀土特点的压缩蠕变模型及相应的压缩蠕变方程。③通过对压缩蠕变元件模型的分析,提出了南宁非饱和膨胀土压缩流变参数的确定方法。在此基础上,研究了南宁非饱和膨胀土的非线性压缩流变特征,并提出了相应的非线性模型理论和分析方法。(2)剪切蠕变试验研究：①通过剪切蠕变试验和加-卸载剪切回弹蠕变试验,探讨了南宁非饱和膨胀土在剪切蠕变过程中的变形规律和变形型态,即在低应力水平平条件下,南宁非饱和膨胀土在直剪蠕变过程中的变形呈两阶段衰减稳定型；在较高应力水平下呈三阶段蠕变特点,最终将出现加速蠕变而导致土样剪切角切破坏。②研究了南宁非饱和膨胀土的剪切流变特性与土的含水量和应力水平的关系,土体含水率越大,南宁非饱和膨胀土的剪切流变特性越明显；作用在土体上的竖向应力越小,土体剪切流变特性也越明显。③根据加-卸载剪切回弹蠕变试验结果分析了南宁非饱和膨胀土的剪切蠕变变形成份中包含有弹性、弹塑性和粘弹性变形成份存在。在此分析的基础上,建立了符合南宁非饱和膨胀土特点的剪切蠕变模型及相应的剪切蠕变方程。④通过对剪切蠕变元件模型的分析,提出了南宁非饱和膨胀土剪切流变参数的确定方法。在此基础上,研究了南宁非饱和膨胀土的非线性剪切流变特征,并提出了相应的非线性模型理论和分析方法。(3)非线性经验流变模型研究：根据经验模型方法和半理论半经验模型方法分别建立了非饱和膨胀土的经验流变本构模型和半理论半经验流变本构模型,二者均能较好的反映非饱和膨胀土的非线性流变特性,且在工程实际中,为膨胀土非线性流变问题的计算分析提供了理论依据。(4)非饱和膨胀土的长期强度特性研究：根据直剪蠕变试验结果,采用直接法对南宁非饱和膨胀土剪应力-应变关系等时曲线进行分析,探讨了非饱和膨胀土在不同竖向应力作用下的长期强度特性,并提出了确定土的长期强度的方法。(5)非饱和膨胀土流变特性的数值分析：根据理论和试验研究所得到的流变模型和本构方程,提出了相应的数值分析方法。通过数值分析,验证了理论模型和经验模型的正确性,并对相关的流变参数进行了探索和分析。