裂隙岩体的渗流与应力场之间存在重要的耦合作用：应力场不仅影响着渗透荷载,又反过来受渗流场的影响。我国为了配合西电东送和南水北调(西线)工程,水利水电建设工程向西南和西北高山峡谷地带转移。但由于西部地区构造运动剧烈,水文气象环境恶劣,岩体裂隙发育,地应力水平高,因此,裂隙岩体的渗流、变形与稳定的控制也有赖于裂隙岩体的渗流与应力耦合分析水平的提高。欧美各国对裂隙岩体渗流与应力的耦合分析也主要依托于核废料的安全储存,深层石油开采以及深埋长隧洞。目前,针对裂隙岩体渗流与应力耦合问题的研究,已获得较好的成果,其涉及面较广,主要包含试验技术、力学参数、数值模型以及数值算法等等。但是,仍然存在较多难点需要克服,例如：如何简化前处理工作,真实便捷地模拟复杂结构(含裂隙、排水孔、锚杆等)；如何考虑裂隙岩体剪切过程中的渗流与应力耦合；如何考虑裂隙与相邻岩块之间的流量交换问题；以及如何处理含排水孔的裂隙岩体的渗流与应力耦合问题等等。针对以上难点,本论文就裂隙岩体渗流与应力耦合问题做了部分工作。首先提出了裂隙岩体渗流与法向应力耦合的复合单元算法,接着建立了剪切过程中裂隙岩体的渗流与应力耦合机理,同时也建立了含排水孔的裂隙岩体渗流与应力耦合的复合单元算法,最后所提出的复合单元算法应用于小湾拱坝的复杂坝基系统。本论文的主要研究工作可简要归结如下：首先,基于复合单元法,建立了裂隙岩体渗流与法向应力耦合的复合单元算法,此算法为复合单元法的一个重要拓展。模型中视岩石裂隙为虚拟的“充填介质”,采用“充填模型”将有充填和无充填的岩石裂隙统一处理,并进行裂隙面开度与其法向有效应力关系的推导。采用两场交叉迭代算法,对裂隙岩体的渗流场与应力场进行耦合分析,同时考虑了裂隙与相邻岩块之间的流量交换。通过简单算例,计算结果与传统有限元法相比较,此算法的优点和有效性得到了很好的验证,而且所得的沿裂隙面的流速比有限元所得的流速更接近于真实流速。然后,考虑不同法向应力,首先建立了岩石裂隙剪切应力和剪切变形的关系,并用3段函数关系分别描述岩石裂隙剪应力与剪切变形的3个阶段：剪缩阶段,剪胀至峰值阶段以及残余抗剪强度阶段。然后,结合三阶段裂隙面剪切变形与其开度的关系,应用复合单元算法,建立剪切过程中岩石裂隙渗流与应力的耦合机制,研究裂隙面的剪切变形、开度、导水系数、渗流场和应力场的变化与相互关系。算例分析表明：当裂隙中“充填介质”的力学参数保持不变时,通过裂隙面的流速也基本保持不变,不随剪切变形以及法向应力的变化而改变,但由于裂隙面开度的变化,故通过裂隙面的单宽流量也随之改变。基于复合单元算法,建立了含排水孔的裂隙岩体的渗流与应力耦合算法。其中每一个裂隙段和排水孔被视为一种具有一定渗透和变形特性的特殊子单元,并且明确的嵌入复合单元内。依据差分原理,建立了包含裂隙和排水孔的复合单元的控制方程,并编写了程序进行实现。本文基于复合单元法,可以离散模拟裂隙和排水孔,而不需在研究区域内进行具体的离散模拟,这样计算网格在生成过程中就不需要收到裂隙和排水孔的位置和方向的限制,这对于理想渗控系统的设计至关重要。当没有裂隙和排水孔时,复合单元可自动整合到有限元系统中。同样采用两场交叉迭代算法,对含排水孔的裂隙岩体的渗流场与应力场进行耦合分析。通过简单算例,验证了此算法的有效性和可靠性,同时也应用于宝珠寺坝基系统,其计算结果与传统有限元法进行了对比,结果基本一致。最后,所提出的复合单元算法应用于小湾拱坝的复杂坝基系统,其有效性和可靠性得到进一步的验证。复合单元算法可以便捷地应用于复杂的工程中,其前处理网格生成简单,而且与传统有限元法相比,所得的的沿裂隙面和排水孔的渗流流速更接近于真实流速。当考虑裂隙岩体的渗流与应力耦合时,由法向应力引起的渗透不均匀性非常明显,进一步强调了裂隙岩体或者含排水孔的裂隙岩体的渗流与应力耦合的重要性。本论的主要创新可简要归结如下：建立了裂隙岩体渗流与法向应力耦合的复合单元算法,此算法可考虑裂隙和相邻岩块之间的流量交换,且同时可以应用于填充和非填充裂隙；建立了剪切过程中裂隙岩体的渗流与应力耦合机理,并用3段函数关系分别描述岩石裂隙剪应力与剪切变形的3个阶段：剪缩阶段,剪胀至峰值阶段以及残余抗剪强度阶段；建立了含排水孔的裂隙岩体的渗流与应力耦合的复合单元算法,其中裂隙和排水孔被视为具有渗透和变形特性的特殊子单元,可隐含嵌入复合单元内；所提出的关于裂隙岩体的渗流与应力应变耦合算法均编制了相应的FORTRAN程序,并通过算例进行了考核验证；通过小湾拱坝复杂坝基系统的应用,算法的优点,可靠性以及有效性得到很好的验证。