页岩气作为重要的非常规油气接替资源,其勘探开发技术越来越受到重视。致密页岩具有低孔低渗特征,必须经过水力压裂才能实现增产利用。深入认识和研究页岩储层的力学行为非常重要,而高应力下页岩的流变力学特性研究是页岩气开发过程中不可忽视的关键问题之一。本文以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,对其开展常规三轴流变试验和本构模型研究,并尝试将试验结果应用于水平应力差值的反演分析,以期为页岩压裂设计提供可靠的地应力参数。主要研究内容及成果如下:采用岩石三轴试验机对页岩水平试样(加载轴线平行于层理)和垂直试样(加载轴线平行于层理)开展不同围压下的常规三轴压缩试验。基于三轴试验结果,对比分析了两组岩样的变形、强度和破坏特征,结果表明其力学性质具有一定的各向异性。采用岩石三轴流变仪以分级加载方式对页岩垂直试样进行不同围压下的常规三轴流变试验。基于所得流变试验结果,分析了页岩试样的轴向和径向流变变形规律、稳态蠕变速率演化规律、蠕变柔量规律及流变对应力-应变曲线的影响,同时分析了龙马溪组页岩的流变变形特点。采用Burgers元件模型和幂函数经验模型描述页岩所表现出的两阶段蠕变(短暂的瞬时蠕变和较长的稳态蠕变)变形特征,这两个模型均可以较好地反映页岩的粘弹性流变特性。通过最小二乘法对模型参数进行辨识,并分析了应力水平对模型参数的影响。借鉴Sone和Zoback等人提出的以室内流变数据结合Boltzmann叠加原理反演应力差的思路,通过龙马溪组页岩流变数据计算得到取样区域的水平应力差。根据应力差反演结果,进行室内压裂试验取得了良好的压裂效果,验证了该结果的可靠性。