工程中高大深埋隧道硬质裂隙岩体常常处于高地应力、高水压等复杂耦合环境应力场内,发生突发性岩爆等隧道地质灾害是威胁地下工程的主要问题。岩石微观力学行为研究表明,硬岩岩石的破坏过程具有微裂纹孕育、起裂、分叉、聚合及扩容破裂等一系列微观特性,当裂纹融汇、贯通形成宏观破裂后,极易造成能量瞬间释放,从而诱发地质灾害。因此,研究不同环境应力场状态下岩体的变形行为、破裂特性及本构模型极其重要。同时,通过数值模拟手段研究水-力作用下硬岩的岩爆弹射破坏过程对于防灾减灾,减小人员伤亡与机械损失,从而控制隧道灾变破坏等也具有重大工程实践意义。本文主要工作是致力于砂岩在自然状态下和不同水-力耦合状态下三轴卸荷试验的数据对比分析;饱水状态下的抗拉强度试验及分析;卸荷、弹射及水-力耦合等不同条件下的本构关系探讨,以及耦合条件下的岩爆弹射数值模拟研究等。通过针对砂岩在宏观和微观上变形特征、破坏特征、力学行为特征的详细描述,对比分析了水-力作用下砂岩的破裂特性及随围压（或水压）变化的破坏规律;然后研究了起裂点的参数确定、起裂水平的计算及其与脆性指标的函数关系;最后利用基于离散元方法（DEM）的数值模拟探讨了有/无水压条件下硬岩岩爆弹射的过程及区别。通过研究取得了以下主要成果:（1）基于不同围压（20/30/40MPa）、不同水压（0/0.5/3/6/9MPa）条件下的三轴卸荷试验,在主应力差-应变曲线上分别找出了各自对应的特征应力点(闭合点σ_cc、起裂点σ_ci、扩容点σ_cd和峰值点σ_f)位置,并结合水力条件下的加载–卸荷曲线详细分析了在耦合条件下发生微裂纹压缩闭合、裂纹起裂、裂纹延展扩容和损伤破坏直至产生宏观裂隙的全过程。（2）分析不同水压条件下的试验表明,水压的介入使得岩石在应力路径上各个阶段的特征应力值有不同程度的提高。论文进一步对比了不同围压（或不同水压）条件下特征应力点的变化规律,揭示了特征点位置变迁对岩石在起裂阈值、破裂条件、应力-应变曲线形态等方面的特殊意义。对比结果表明:岩石在水压持续影响下,其脆性特性会随着水压的增大而不断增强。（3）围压是控制砂岩在水-力耦合作用下破裂特性的关键因素,围压对岩石卸荷应力-应变曲线的控制,及对其破裂特性的影响要高于水压作用。（4）针对扩容点后的非线性变形,利用体积应变差值及变形模量差值求得了相对扩容应变ε_cd^d′与变形模量差E′,并进行拟合。通过拟合得到的函数图形研判了不同水力条件下的砂岩在扩容点后的变形破坏程度,并判别其扩容极限出现时间。相关结果在本构模型推导中得以运用。（5）计算了起裂水平Q,主要表征岩石的强度指标。通过建立起裂水平σ_ciσ_c与典型脆性指标B之间的函数关系,得到了由抗压强度σ_c与抗拉强度σ_t所求的脆性指标B5、B6比通过峰值强度σ_f与残余强度σ_r求得的脆性指标B3更具有代表性的结论,并获得起裂水平与脆性特性总体呈正比例的关系。（6）砂岩的离散元（DEM）岩爆弹射数值模拟结果显示:岩样的破坏进程可分为总体平静期、应力集中期、局部破坏和发展期及最后的弹射期这4个阶段。而围压的增大直接导致了弹射块体在数量和质量上的增高,其发生弹射的位置更加丰富,被抛出的块体呈现出大型化趋势。说明了高围压对岩爆弹射具有较大的促进作用。（7）水-力耦合条件下岩爆的数值模拟结果表明,水-力耦合作用减小了岩样弹射块体获得的初始动能。在卸荷状态下,其岩爆弹射同样强烈,弹射块体体积大、数量多,只是由于动能减弱,因而弹射距离有所减小。另外,由于岩石受到水压的劈裂效应影响,块体弹射较早,说明在水压作用下微裂纹发展迅速,并在局部发生宏观破裂后快速脱离母岩弹射出去。因此,水的介入对岩体的微裂隙发展、应力状态改变及初始动能削弱等方面都具有积极影响。（8）综合破裂特性分析与数值模拟结果,发现水对于岩石破裂的影响分为两个方面:一方面,与无水压条件相比,岩石在饱水状态下,水对砂岩具有软化效应,表现在减小了岩块的初始弹射动能;另一方面,随着水压的增大,特别是高水压条件下,不仅水对于削弱岩块弹射动能的影响力在不断减弱,而且较高的水压还加速了岩石破裂,使得特征应力值随水压增大而逐渐减小,因而岩石达到各个阶段特征位置的阈值降低,变形破坏更加容易。