随着资源开采和基础工程建设的逐年深部化，岩体所赋存的地质环境越来越复杂，其中最显著的是地应力越来越高，而高地应力条件下开挖卸荷导致的围岩板裂、片帮和岩爆等岩石脆性破坏频发，这些岩石破坏现象的发生不仅延缓了施工进度、增加建设成本，还对现场施工人员的生命安全造成严重威胁，因此深部岩体的脆性破坏（以岩爆最为典型）已成为制约工程安全建设的关键瓶颈问题。在锦屏二级水电站深埋隧洞施工过程中发现，岩爆不仅容易发生在坚硬完整岩体中，存在结构面的围岩中也会发生岩爆，而当前对于这种与结构面密切相关的岩爆的研究还很少，结构面型岩爆机理、孕育演化过程、影响因素等还没有完全搞清。鉴于此，本文就硬岩脆性破坏特点和机制、岩石脆性特征的定量评价方法、结构面型岩爆发生机理、影响因素和预测预报方法等开展了一系列研究，论文主要取得如下主要研究成果:　　(1)以大理岩、花岗岩和水泥砂浆为研究对象，进行了三种不同岩石类材料的单、三轴压缩试验，详细记录了岩石破坏过程中的试验现象，并对部分试件的破裂面断口进行电镜扫描，对比分析了三种岩石类材料的宏、细观脆性破坏特征，并对硬岩脆性破坏机制进行了分析。研究发现:单轴条件下大理岩和花岗岩都表现出极强的脆性，随围压增大，大理岩出现脆-延转换特征，而花岗岩依然表现出强烈的脆性，砂浆试件在较低围压下即表现出了延性破坏的特点;大理岩在围压作用下结构变得松软而花岗岩除了破裂面外依然坚硬完整，砂浆试件破坏过程平静而缓慢。综合实验现象和分析结果认为:峰值前是否产生塑性变形、以及发生塑性屈服和发生塑性变形的范围和程度，是决定硬岩发生脆性破坏的主要原因，而岩石矿物成分的不同和结构差异是发生这种原因的内在机制;峰值后应力降的大小和速度是硬岩脆性破坏强弱的外在表现，宏观裂纹的贯通速度决定了峰值后应力降速率的大小，岩体内积聚能量的多少是造成裂纹贯通速率快慢差异的内在因素;宏观断裂面是否完全贯通是应力降大小的决定因素。　　(2)将现有的岩石脆性指标进行了分类，系统分析了各个指标在评价岩石脆性特征时的局限性，在总结现有脆性评价方法的基础上提出了一种基于岩石应力应变曲线峰后特征的新评价方法，该方法将岩石的脆性性质分为脆性程度大小和脆性破坏强度，前者为相对量值而后者为绝对量值。该方法可考虑应力状态对岩石脆性的影响，可用来评价不同岩石相同应力状态和同种岩石不同应力状态的脆性，还可以用来初步评价岩石的岩爆倾向性、岩爆烈度和支护效果等，并通过实验初步验证了该评价方法的合理性。通过将该方法用于评价T2b大理岩、花岗岩和砂浆材料脆性特征，发现:在相同应力状态下（这里指围压），花岗岩、大理岩和砂浆的脆性程度依次降低，花岗岩的脆性破坏强度远高于大理岩和砂浆材料，这种通过定量计算得到的结果与定性分析的结果相符合;另外还发现，对花岗岩这种岩石而言，一味地提高支护压力可能导致更高强度的岩爆发生。　　(3)在分析锦屏二级水电站深埋隧洞典型结构面型岩爆的基础上，提出了一种结构面型岩爆的分类方法，将结构面型岩爆分为滑移型岩爆、剪切破裂型岩爆和板裂屈曲型岩爆三种，其中前两种是由于结构面剪切破坏所致，而后一种为岩板结构在集中压应力或再叠加上外界扰动荷载作用下发生的屈曲失稳破坏。通过对三种不同起伏高度的锯齿形结构面模型试件开展直剪试验，揭示了三种剪切破坏机制，分别是:锯齿的滑移错断机制、上下盘的拉伸断裂机制和上盘前端下盘后端的冲击断裂机制，三种破坏机制可用于解释现场实际的滑移型岩爆和剪切破裂型岩爆。结构面在板裂屈曲型岩爆中主要起到阻隔应力向深部围岩传播、放大外界扰动荷载对岩板施加的外力和作为岩爆的底部爆坑边界三种作用;造成板裂屈曲型岩爆的力源主要有自身的应力调整和积聚、机械开挖或钻爆法开挖产生的扰动荷载以及远处震源的能量输入三种。　　(4)采用人工劈裂的方法制作了上下壁面完全咬合的立方体结构面试件，研究了砂浆、大理岩和花岗岩三种结构面在不同法向压力下（尤其高压力条件下）的剪切力学特性，并采用声发射监测技术记录了结构面剪切过程中的声发射参数的演化规律，分析了岩性、法向压力、结构面表面形貌、充填物和剪切历史对结构面剪切诱发岩爆的影响。研究发现:花岗岩结构面剪切时更容易诱发剪切型岩爆，峰值后的强应力跌落以及粘滑阶段的应力跌落都可能导致岩爆发生，而砂浆和大理岩结构面在整个压力范围内主要以静力剪切破坏为主，但当节理表面极度不平整时也可能由于起伏结构剪断或上下盘拉裂导致剪切型岩爆发生;随法向压力增大花岗岩结构面剪切破坏模式由由静力破坏到峰后出现强应力跌落再到峰后应力跌落和粘滑同时出现过渡，发生岩爆的概率和强度都增大;充填物和剪切历史使结构面剪切强度降低并且使剪切曲线“钝化”，不再有峰值后的应力降低，因此发生剪切型岩爆的概率大大降低。　　(5)详细分析了花岗岩结构面剪切过程中的粘滑特点和声发射规律，并提出了一种基于声发射b值的结构面剪切诱发岩爆的预测方法。分析表明:法向压力越大，花岗岩结构面粘滑阶段的应力跌落（平均）值越大，声发射b值越小，由于粘滑时每次应力跌落都会释放出极大的能量，因此结构面剪切可能诱发岩爆的概率和强度都会增大。当剪应力逐渐逼近峰值后的应力跌落段时，b值逐渐减小，在应力跌落处达到整个剪切过程的最小b值，并且在粘滑阶段每次小的应力跌落都对应一b值的极小值，峰值后首次强应力跌落对应的b值在0.5～0.8之间，而粘滑段b值在0.8左右，因此认为当b值低于0.8时就可能发生岩爆并且b值越小发生岩爆的可能性和强度越大。采用声发射b值作为剪切型岩爆的预测指标可以克服其他指标无法确定绝对的临界量值和无法区分静力与动力剪切破坏的缺点。