水岩耦合作用下岩石的变形破坏过程及其力学行为的研究是当前环境岩土工程领域最前沿的基础性研究课题之一。实际赋存环境中岩体内部包含着各种各样的裂隙,而对复杂环境下裂隙岩体的力学劣化行为及变形破裂机理等方面的研究尚处于初始研究阶段,特别是对化学腐蚀和冻融循环共同作用下、复杂化学环境和干湿循环共同作用下裂隙岩石的研究却鲜见报道,因此,有必要对上述问题展开进一步的研究。鉴于此,本研究选取水库地区典型的库岸边坡消落带的岩石为研究对象,依据其实际赋存的环境设计了水化学溶液长期浸泡、化学腐蚀和冻融循环耦合作用、干湿循环和化学腐蚀共同作用3种试验方案,开展了多种岩石在复杂环境下力学特性的试验与理论研究。首先,对不同水化学溶液作用下岩石的物理力学特性及水化学溶液腐蚀的时间效应展开试验研究,分析了不同化学溶液对岩石应力应变曲线各阶段变形特征和强度参数的影响,获得了不同化学溶液对岩石变形破坏过程中各个阶段的影响规律。采用无损探伤技术,通过岩石的纵波波速来间接计算岩石的孔隙率,给出了基于岩石孔隙率变化的岩石微细观结构化学损伤劣化计算公式,对岩石微细观结构的化学损伤进行定量化研究。基于水岩间相互作用的试验结果,从岩石的渐进破坏特征和能量机制进一步揭示其化学损伤劣化机制,研究了自然及化学腐蚀后岩石的应力特征值的劣化规律和腐蚀时间效应,以及岩石在加载过程中的能量积累、能量耗散和各部分应变能间的相互转化,同时,分析了岩石能量特征之间及其与化学损伤之间的内在联系。综合考虑应力和化学腐蚀对岩石的影响,提出化学损伤和应力损伤的概念,定义了两者引起的总损伤,拓展了损伤的内涵;同时,考虑岩石材料的非均匀性和复杂应力条件,分别建立了单轴和不同围压下岩石的统计化学损伤本构模型;通过所建立的化学损伤变量及其本构模型定量分析了岩石细观结构及其宏观力学特性的化学损伤劣化。第二,以铜川新区龙潭水库和三峡库区典型的岸边坡消落带的岩体为研究对象,通过快速冻融循环试验,开展了化学溶液和冻融循环共同作用下岩石物理力学特性的试验研究,研究了岩石在不同化学溶液中侵蚀30d后再经历冻融循环作用后其力学特征的变化规律:同时,研究了化学腐蚀和冻融循环共同作用下Ⅰ型裂纹岩石试样的物理特性、断裂韧度及其力学性能的变化规律,并借助于体式显微镜、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪等检测手段,从微细观的角度对岩石的化学冻融损伤劣化机理进行了分析和研究,并对岩石的化学冻融劣化程度进行了定量化研究。第三,以水库库岸边坡消落带节理岩体的实际赋存环境为背景,采用在类岩石材料中预制裂隙的方法来模拟节理岩体。通过干湿循环试验,研究了不同水化学溶液和干湿循环共同作用下裂隙试样的力学特性和破坏特征,分析了不同裂隙倾角试样的力学特性随干湿循环次数的变化规律。同时,借助于高清摄像机对裂隙试样在加载过程中裂纹的起裂、扩展及贯通等过程进行了实时观测,分析、总结了不同裂隙倾角下裂纹扩展、贯通的方式及其破坏特征的变化规律。基于干湿循环作用前后裂隙试样弹性模量的变化建立损伤变量,得到了干湿循环作用后裂隙试样的化学损伤演化方程;考虑裂隙倾角对岩石干湿循环损伤劣化的影响,将完整试样的干湿循环损伤演化方程与裂隙试样的干湿损伤演化方程统一起来,建立了裂隙岩石干湿损伤演化方程的一般形式。给出了不同化学溶液下不同裂隙倾角试样变形特性与损伤特性的关系,并对其损伤机理进行了分析,为建立相应条件下裂隙试样的损伤演化方程及其本构关系提供了试验依据。第四,分别从化学腐蚀、荷载条件及干湿循环和受荷耦合损伤的角度对裂隙试样的损伤劣化机制进行研究,利用ANSYS对单裂隙试样的应力场进行有限元模拟,得到了单裂隙试样加载初期压缩应力场中各点的三个主应力,分析了单裂隙试样的破坏机理、裂纹起裂和扩展路径的变化规律,讨论了干湿循环和荷载耦合作用下单裂隙试样的破坏机制。同时,建立了干湿循环和化学腐蚀耦合作用下单裂隙试样的损伤演化方程,分析了裂隙岩石的化学干湿损伤劣化程度及其化学损伤演化规律,数值分析结果验证了理论模型的合理性。