随着国民经济的快速发展,我国对资源和能源的需求急剧增加,许多在建和规划中的高边墙洞室群、跨流域调水工程和引水隧洞不断走向深部。这些地下工程的埋深不断增加,在这些工程施工过程中洞室围岩出现了一系列非线性破坏现象,其中高边墙洞室的劈裂破坏是硬脆性岩体在真三维高地应力条件下,因洞室开挖卸荷形成的一种特殊的工程破坏现象,该现象已成为影响地下洞室施工开挖安全和长期运行稳定的重要因素,已引起国内外专家学者的普遍关注的科学问题。目前对高边墙洞室劈裂破坏的形成机理尚没有认识清楚,对如何控制洞室的劈裂破坏也还没有有效的解决办法。只有彻底搞清楚真三维高地应力条件下高边墙洞室开挖卸荷诱发的劈裂破坏机理,才能针对性制定科学的支护控制措施来保证地下厂房的施工开挖与运行安全。本文以瀑布沟水电站主厂房高边墙洞室为工程背景,开展了高地应力条件下高边墙洞室开挖卸荷真三维地质力学模型试验,系统研究了劈裂破坏现象的产生条件与影响因素;在地质力学模型试验研究的基础上,建立了基于应变梯度的地下洞室劈裂破坏弹塑性损伤软化模型,根据复变函数构建了劈裂破坏解析分析方法,依托ABAQUS平台开发了地下洞室劈裂破坏计算分析程序。通过模型试验、理论研究、数值模拟及工程应用,有效揭示出地下洞室劈裂破坏的产生条件与破坏机理。本论文主要研究成果如下:（1）通过高地应力条件下高边墙洞室劈裂破坏真三维物理模型试验,精细模拟出地下洞室施工期间出现平行分层的劈裂破坏现象,揭示了地下洞室劈裂破坏的产生条件与影响因素,获得地下洞室围岩变形和应力呈现出振荡性衰减的变化规律。（2）通过岩石破坏过程的尺寸效应与应变梯度特征分析,建立了含应变梯度的可描述岩石塑性硬化和应变软化的屈服函数,基于应变梯度和塑性损伤理论建立了深部洞室劈裂破坏弹塑性损伤软化模型。（3）通过复变函数保角变换法获得由高边墙洞室外域到单位圆外域的映射函数,推导出相关位移场与应力场的复数表达形式,提出高边墙洞室劈裂破坏弹塑性解析分析方法,获得高地应力条件下高边墙洞室位移和应力的解析变化规律。（4）根据建立的劈裂破坏弹塑性损伤软化模型,提出了隐式时间积分格式,构建了高阶六面体单元并推导出相关的形函数与刚度矩阵,建立了地下洞室劈裂破坏的数值分析方法,并依托有限元软件ABAQUS开发了相应的计算分析程序。（5）通过模型试验、理论研究、数值模拟及工程应用,揭示出地下洞室的劈裂破坏机理,即:洞区初始最大主应力与洞轴方向平行且量值达到一定程度（0.21～0.7倍围岩单轴抗压强度）是高边墙洞室产生劈裂破坏的重要条件。当洞区平行于洞轴方向的初始最大主应力量值超过0.7倍围岩单轴抗压强度时,高边墙洞室将由劈裂破坏向分区破裂转化。开挖卸荷高边墙洞壁应力出现振荡变化是引起劈裂破坏的根本力学成因。研究分析表明:弄清劈裂破坏范围并合理优化洞室布局对保证高边墙洞室施工和运行安全十分重要。