随着我国经济社会的快速发展,大量的基础设施建设陆续展开,在土建、交通、水利、矿山、石油和核废料储库等工程领域都存在着大量的岩土工程课题,深基坑高边坡以及高地应力地下工程的开挖、支护和稳定性分析问题日益突出,需要岩土工程的科研技术人员去解决其中的难题。岩石是由颗粒、空隙、裂隙及胶结物组成的非均质材料,非均质性对岩石的力学及变形性质影响显著。在岩石的破裂过程中,缺陷的存在对岩石的破坏形态起着重要的作用,裂纹的萌生和扩展也和同岩石的非均质性密切相关。岩石材料的失稳与破坏、应变局部化、剪切带等热点问题的解决也离不开对岩石材料复杂性的研究,特别是非均质性的研究。因此开展岩石材料非均质性的研究,具有重要的学术价值和工程意义。本文主要分析了岩石材料的细观非均质性,包括以下内容：(1)非均质岩石的建模方法研究。在FLAC3D中实现了基于数值图像技术的非均质岩石建模；含随机缺陷的非均质岩石建模；参数满足统计分布规律的非均质岩石建模。岩石的强度和变形参数可以满足Weibull统计分布。这些建模方法研究和实现扩大了FLAC3D的研究范围,使之可以更方便的应用与非均质材料的性质和工程应用的研究上,同时可以结合FLAC3D自身的优点,如包含丰富的岩土本构模型,可以进行渗流、动力和流变等模式的分析等,为进一步研究岩石材料各种参数非均质性做好了准备。(2)应变软化本构模型的介绍和改进研究。本文首先对应变软化本构模型做了简要的介绍,该模型是岩土工程中常用的本构模型并可以分析岩石峰后软化特性；其次分析了该本构模型的优点和不足,即该模型不能反映岩石损伤破坏后弹性模量的变化,也不能反映围压对岩石本构的影响；最后针对其不足之处通过FISH语言编程做了改进,通过实例对比验证了改进模型的优点和有效性。(3)非均质岩石的力学及变形性质研究。在第二章非均质岩石建模技术研究的基础上,基于FLAC3D进行了非均质岩石的力学试验数值研究。研究了含随机缺陷的岩石材料的变形性质及破坏过程,不同缺陷数目对岩石的力学及变形性质影响,含随机缺陷的岩石破坏声发射性质等。结果表明随着缺陷数目增多,岩石的宏观抗剪强度参数如粘聚力和内摩擦角下降。同时开展了参数满足Weibull分布的非均质岩石材料的性质研究,包括单轴压缩数值试验、三轴数值试验。(4)研究了非均质岩石力学试验的影响因素,包括围压效应分析,加载速率对力学性质的影响,均质度对岩石的力学及变形性质影响。结果表明随着加载速率增大,非均质岩石材料宏观强度增强宏观弹性模量变大。