在推进西部大开发和西部地区经济社会持续健康发展过程中,基础设施建设仍是西部地区发展的主要薄弱环节。特别是我国西北部地区黄土发育,由于黄土的变形与破坏具有较明显的时间效应,因此在荷载的长期作用下,如隧道围岩、边坡、挡土墙、地基与路基均可能发生蠕变和渐进破坏等流变现象,对工程建设的顺利实施以及后期的安全运营维护产生不利影响。因此,分析黄土流变机理,研究其蠕变特性和本构模型具有重要的理论和实际意义。论文以Q₃原状及重塑黄土为研究对象,首先,在三轴循环加卸载流变试验基础上,得到了不同围压下蠕变试验曲线。在此基础上,分析不同荷载水平下加、卸载蠕变曲线特征,对Q₃原状与重塑黄土的蠕变本构模型进行了辨识,建立了由弹性体、弹塑性体、黏塑性体及黏弹塑性体四部分串联组合而成的改进西原模型。其次,基于分数阶导数理论,提出了一种新的分数阶非线性黄土蠕变本构模型,推导了其一维本构方程。并基于Q₃原状与重塑黄土蠕变试验数据,对模型进行拟合,求解得到了模型参数。通过与整数阶蠕变模型及试验曲线的对比分析,验证了其准确性和优越性。最后,将一维本构模型方程推广至三维,推导得到模型的三维中心差分形式,并通过VISUAL STUDIO开发环境实现了模型在FLAC3D中的二次开发,编译了模型的动态链接库程序。通过黄土三轴流变试验的模拟,验证了模型数值程序的正确性和合理性,为模型的数值应用和实际工程应用奠定了基础。研究表明,分数阶蠕变本构模型与试验曲线整体吻合较好,特别是在减速蠕变及卸载阶段,与整数阶模型相比,拟合效果更好、拟合精度更高。同时,分数阶模型弥补了整数阶线性模型无法描述加速蠕变阶段的不足。