近年来,随着科学技术的不断发展,人类活动越来越多的涉及到裂隙地下水,与裂隙渗流及溶质运移等相关的问题备受关注。然而,由于岩体赋存环境复杂,裂隙表现为很强的空间变异性和非均质性,且裂隙内流体及溶质组分复杂,流体与溶质易与裂隙基质间产生物理、化学等反应,其内的运动规律难以准确把握。可见,岩体三维复杂裂隙内的流体流动及溶质运移特征具有重要的理论意义和实践价值,是当前岩体工程领域亟待深入研究的重要课题。本文通过三维激光扫描技术获得真实砂岩裂隙表面形貌数据,运用三维重构技术生成粗糙裂隙模型,通过求解Navier-Stokes方程及对流-扩散方程,开展岩体三维复杂裂隙流体流动及溶质运移特征的研究。主要研究内容和成果有:（1）基于巴西劈裂试验获得砂岩试样的单一粗糙裂隙,分析粗糙度、开度、入口流量组合条件下的岩体单一裂隙渗流特性及溶质运移特征研究。重点关注粗糙度、开度、入口流量对流体及溶质在裂隙内运移的影响。其结果表明:当入口流速较小时,▽P与Q呈线性关系,随着入口流速的增大,曲线逐渐凸向Q轴,非线性渗流特征凸显,且裂隙开度越小,粗糙度越大,临界雷诺数Rec越小,非线性渗流越易发生;低流速时的Pe数较小,溶质运移主要由分子扩散作用控制,而流速较高时的Pe数较大,溶质运移以对流作用为主,随着裂隙开度的增加,相同时间内溶质运移至出口的时间增加,且随着裂隙粗糙度的增加,溶质在裂隙凸起和凹陷处显现出滞留和拖尾现象。（2）进一步建立交叉和多交叉三维裂隙模型,深入研究裂隙交叉角度、入口流量、开度、粗糙度岩体组合的裂隙渗流特性及溶质运移过程。其结果表明:在交叉裂隙中,流体达到非线性渗流的临界雷诺数Rec范围为18.67-40.084;裂隙交叉角度和开度影响裂隙交叉口叠合面积,交叉角度和开度越大,交叉口处空腔面积越大,流体易在裂隙交叉口处形成低速带,当交叉角度大于90°时,流体因对冲在交叉口处形成流体不动区;在低流速和中流速条件下,流体流经区域较大的不动区,因混合作用导致流体发生窜流,在高流速条件下,流体在不动区形成涡流等非线性流态,流体在交叉口处易发生以非线性流动为主导的窜流现象。另外,且低流速时的Pe＜1,溶质运移以扩散为主,中流速时的Pe=100～500,溶质运移以对流作用为主,高流速时的Pe＞500,溶质也以对流作用为主,随着开度和粗糙度的增加,相同时间内的溶质运移至出口的时间增加,流体不动区内,低流速时的溶质仍以扩散效应为主,高流速时形成涡流等非线性流态,溶质主体部分跟随流体在高流速带内对流运移,在涡旋区内以扩散作用扩散至涡旋区外。（3）深入研究岩体三维复杂剪切裂隙内的流体及溶质运移规律。剪切交叉裂隙模型中的流速非均匀性显著,不同交叉口及不同截面的流速差异大,当交叉角度较大时,流体在交叉口极易相互冲击,分支出口形成流体滞留,低速时的裂隙流动存在优势通道,流速和压力集中出现,渗流场流线分布不均匀,优势流及窜流现象凸显;且剪切裂隙内的溶质运移也具有不均匀性在。溶质运移方面:溶质在剪切裂隙内存在优势运移,具有不均匀性,因“不动区”的存在,裂隙凸起或者凹陷处的溶质运移出现滞后或“孤岛”现象;溶质易在剪切裂隙开度骤减位置处大量聚集,受交叉口处涡旋区影响,溶质无法以对流形式运移至出口,交叉口的溶质溶度逐渐增大,只能在其涡旋区扩散,而溶质运移至交叉口开度较小位置时,流体滞留导致溶质运移由对流转为扩散,短时间内溶质在滞留区大量集中,出现溶质浓度突变区域。