随着基础设施建设快速发展,我国西北、西南等高山峡谷地区的高水压隧道项目日益增多。在高水压隧道建设过程中,高水压和地应力的耦合作用,隧道突涌水及渗漏灾害频发,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。基于此,本文采用微观-细观-宏观相结合的方法,对灰岩试件进行了渗透水压力作用下的多尺度物理特性和力学特性试验,以试验结果为基础,开展了无围压环境下岩石水-力耦合作用机制及相关理论研究。本文的主要研究内容如下:（1）对灰岩试件开展了不同渗透水压力下的浸泡试验,基于试验结果,分析了渗透水压力引起的灰岩矿物组成、孔隙特征及声发射特性等多种微观、细观和宏观物理特性的变化规律,研究了不同渗透水压力下灰岩的水-岩物化作用机制及演化规律;构建了考虑渗透水作用的接触冲刷模型和考虑气泡影响的孔隙渗流模型,并基于构建模型,分析了渗透水压力对岩石水-岩物化作用的影响规律。（2）为了探究渗透水压力作用下灰岩单轴压缩过程中的物理、力学特性及岩石在渗流-应力耦合作用下的破坏机制,利用研发的适用于单轴压缩试验的渗透水压力装置,开展了不同渗透水压力作用下干燥和饱水灰岩试件的单轴压缩试验;基于试验结果,研究了干燥及饱水状态时灰岩在不同水压力作用下的全过程变形特性、破坏断裂特性及破坏过程中的声发射特性,从劣化作用和引裂作用两方面分析了渗透水压力对干燥及饱水灰岩单轴压缩过程中力学特性的影响规律。（3）对灰岩试件开展了六种渗透水压力下的单轴分级循环加卸载试验和单轴疲劳试验;基于试验结果,分析了渗透水压力作用下灰岩试件的Felicity效应,得到了不同渗透水压力下灰岩的疲劳损伤阈值;揭示了渗透水压力对灰岩疲劳破坏演化过程的影响规律,并分别从渗透水压力对灰岩材料的劣化作用和对微裂缝扩展的促进作用两个方面阐释了水-岩作用机理。（4）采用宏观和细观相结合的方法,将渗透水溶蚀参数引入到损伤统计理论中,建立了考虑渗透水压力作用的岩石单轴损伤软化统计本构模型,并通过建立新型孔隙岩石变形模型、损伤阈值预测方程对该模型进行了完善,使其能够反映不同渗透水压力下岩石压密阶段与弹性阶段的变形特性;在此基础上,根据灰岩单轴压缩过程全应力-应变曲线的特点对模型参数进行了修正,最终建立了可预测不同渗透水压力下灰岩单轴压缩各阶段变形特性的本构模型;利用ABAQUS有限元软件,对该模型进行了二次开发,通过室内仿真试验分析验证了模型的适用性。（5）基于NVPB西原模型,分析了渗透水压力引起的疲劳力学参数的变化规律,并从岩石力学性能劣化和疲劳演化加速两个方面建立了各力学参数与岩石孔隙率和渗透水压力的函数关系,构建了可以反映渗透水压力作用下灰岩循环加卸载过程的非线性粘塑性疲劳模型;采用数值分析方法对不同渗透水压力下灰岩疲劳破坏过程进行数值再现,验证了构建模型的合理可行性。