网纹红土在我国南方地区广泛分布，主要由红色基质和白色网纹组成。随着我国经济和城市化发展，为确保边坡和堤坝等重要工程的长期稳定性和安全，对网纹红土流变特性研究提出了更高的要求，其中应力松弛特性及其本构模型的研究更是日益受到重视。论文以宣城地区网纹红土为研究对象，在归纳和总结国内外针对土体应力松弛特性研究的基础上，利用X射线衍射试验(XRD)研究了网纹红土红色基质和白色网纹的粘土矿物组成和百分含量，进而探讨了其对网纹红土力学特性的影响规律；基于GDS非饱和土三轴仪开展了不同试验条件下的强度试验和应力松弛试验，探索了轴向应变、基质吸力、净围压对应力松弛的初始应力、松弛量、残余应力和残余应力比的影响规律；同时通过扫描电镜(SEM)试验定量分析了试样松弛前、后的微观结构特征，从微观角度来分析了网纹红土的松弛机理，并应用分数阶微积分理论与损伤理论，结合实测数据建立了反映网纹红土非线性松弛特性的本构模型，进而与其他模型对比验证了本文模型的可靠性。主要结论如下：
　　(1)通过XRD试验和能谱分析(EDS)试验分析了网纹红土中的粘土矿物成分，得出红色基质和白色网纹中的化学元素主要为氧、硅、铝、铁及少量的钾，粘土矿物主要为伊利石、高岭石、绿泥石和蒙脱石，但含量上存在差别，胶结作用使网纹红土具有较高的结构性。
　　(2)运用GDS非饱和土三轴试验仪对重塑网纹红土进行了三轴固结不排水强度试验，得到了非饱和网纹红土在不同净围压和基质吸力条件下的三轴强度试验结果。结果表明网纹红土在基质吸力50kPa和100kPa时，其非饱和抗剪强度随着净围压的提高而增大，偏应力-轴向应变曲线呈应变硬化规律；在基质吸力为150kPa时，净围压水平在55kPa和105kPa时，偏应力-轴向应变曲线呈现应变软化特征。在净围压相同时，网纹红土的非饱和抗剪强度随基质吸力水平的增大而提高。
　　(3)开展了分别加载模式下不同应变水平和分级加载模式下考虑不同净围压和基质吸力的非饱和三轴应力松弛试验。结果表明网纹红土的松弛曲线形态基本相似，呈现不完全松弛规律，而且体积应变在不同净围压的分级加载条件下不再是恒定值，其变化趋势与相同轴向应变下的应力松弛趋势相似，且试样内应力随着松弛发展而不断弱化。基于经验模态分解理论的应力松弛曲线波动性分析，得出松弛曲线波动的主要原因为昼夜温差的变化。
　　(4)网纹红土应力松弛前、后的微观结构定性和定量研究结果表明，网纹红土微结构主要为絮状结构、蜂窝结构、海绵结构为主。应力松弛前、后颗粒间的接触形式从边-边、边-面接触向点-面、面-面接触过渡；孔隙变化遵循孔隙均化原理，即大孔隙减少多，微小孔隙变化少，孔隙分布逐渐均匀化；松弛试验后颗粒的丰度值由初始试样的0.50左右逐渐减少，而孔隙丰度值逐渐增大到0.50,这也从侧面说明了松弛试验后试样颗粒是从“等轴形”向“长条形”转变，孔隙的形状从“长条形”向“等轴形”转变。颗粒的复杂度在应变4.0%时相比初始试样增加了50%左右，孔隙的复杂度变化趋势与之相反；颗粒和孔隙的定向概率熵和定向分维数值都出现了减少，变化范围在-0.5%～0之内。颗粒和孔隙的定向概率雷达图均出现了明显的优势区间，说明松弛试验使得网纹红土的定向性得到了增强。应用改进的三维体积孔隙率计算模型分析了试样应力松弛后的体积孔隙率变化趋势，并结合松弛损伤变量表达式和实测数据，建立了随轴向应变变化的损伤变量演化方程。
　　(5)基于分数阶微积分理论和土体流变学理论，建立了能反映网纹红土非线性松弛特性的FVMS模型和FVMP模型，并分析了模型的敏感性；探讨了在不同净围压松弛试验条件下的广义分数阶Maxwell模型，并分析了二单元、四单元及六单元的分数阶Maxwell松弛模型的适用性和准确性；提出了不同吸力条件下的变阶分数阶损伤松弛模型。结合实测数据，与其他模型进行了对比分析，结果表明构建的模型能更好描述应力松弛的非线性特征，且精度更高，为网纹红土场地重要工程的长期稳定性分析提供了重要的理论基础。