隧道开挖及支护过程中,围岩体常表现出明显的时效特性,地表水及地下水的溶蚀和侵蚀作用导致围岩时效特性显著劣化,因此,考虑水环境作用下围岩时效特性研究对隧道长期稳定性控制具有重要意义。为此,本文利用改进的可视化三轴伺服控制试验系统,以砂岩为研究对象,通过系统开展不同水环境（含水率、渗透水压）、不同荷载速率、不同方向广义应力松弛等条件下的岩石时效特征试验研究,揭示了水-岩耦合作用下岩石表面三维应变场的时空演化规律及其变形损伤时效特性,定量表征了岩石变形局部化时效特征,厘清了水-岩耦合作用致岩石时效特性劣化微细观机理。开展的研究工作及取得的研究成果如下:1)通过增加轴向渗流通道、引入高精度柱塞泵、搭建3D-DIC系统等对可视化三轴伺服控制试验系统的升级改进,实现了水-岩耦合作用条件下岩石受载变形失稳破坏过程中其表面三维变形场时空演化的全程观测,为开展水-岩耦合作用对岩石变形破坏影响的可视化研究提供了一种试验方法。2)开展了不同含水率、不同渗透水压下岩石荷载速率依存性试验研究,揭示了水-岩耦合作用下荷载速率对岩石表面三维变形场时空演化过程的影响规律,分析了水-岩耦合下岩石变形特性及其力学特征参数的荷载速率依存性,构建了岩石强度荷载速率依存性与其含水率之间的函数关系,分析了水-岩耦合作用和荷载速率对岩石微细观结构的影响机制。3)开展了不同含水率、不同渗透水压、不同方向系数和不同启动点应力水平下的岩石广义应力松弛特性试验研究,揭示了水-岩耦合作用下岩石广义应力松弛过程中表面微裂纹发育扩展贯通的时程演化规律,阐述了水-岩耦合作用对岩石广义应力松弛特性的影响,分析了水-岩耦合作用对岩石在不同启动应力水平时广义应力松弛特性影响的差异性,探明了水-岩耦合作用致岩石时效特性劣化微观机理。4)提出了三轴应力状态下岩石变形局部化分析和表征方法,在对岩石荷载速率依存性以及广义应力松弛特性试验过程中,变形局部化带内外应变演化特征、变形局部化启动时刻、变形局部化带宽度和倾角等特征参量进行分析的基础上,阐明了水-岩耦合作用对不同荷载速率和不同广义应力松弛条件下岩石变形局部化特征参量的影响规律,定义了水-岩耦合作用下岩石表面应变局部化因子和损伤因子,定量表征了不同时效特征下岩石表面微裂纹损伤演化的空间分布特征及其损伤程度演化过程。