裂隙岩体是地下工程中普遍存在的复杂工程介质,煤矿开采等地下岩体工程的开挖施工产生的局部应力会造成岩体裂隙尖端裂纹扩展,进而可能会引起工程岩体裂纹起裂、滑移、变形、甚至失稳破坏,是导致煤矿岩爆、边坡失稳、隧道塌方等灾害事故的根本原因。因此,论文通过理论分析、室内试验研究、数值模拟等综合方法,研究完整类岩试件裂纹扩展演化规律,研究含自由面双预设裂隙类岩试件裂纹扩展特征、贯通方式,获取试件加载破坏失稳的声发射前兆信号特征,研究成果可为煤矿安全开采及地下工程稳定性分析提供参考。1)通过对裂纹尖端应力场特征、裂纹的贯通方式、扩展模型及其准则等的理论分析,研制了用于室内试验研究裂纹演化规律的类岩石材料,通过类岩试件的单轴压缩和拉伸试验,获得了试件的基本力学参数。基于此参数设计的PFC数值模型,获得破坏形态和应力-应变曲线与室内试验结果具有较高的一致性。2)基于真三轴试验,分析了不同中间主应力作用时完整类岩试件裂纹演化及破裂特征,得出了中间主应力对裂纹扩展路径的影响规律:随着中间主应力的增大,裂纹扩展方向与最大主应力方向夹角减小,试件由剪切破坏变为板裂破坏;采用SEM扫描电镜对破裂试样断口进行表面特征研究,获得了张拉、剪切应力作用下类岩试件破裂断口穿晶、沿晶、微孔聚集断裂等形态特征;利用声发射系统采集加载过程微裂纹破裂产生的声信号,分析幅值、能量等声发射特征参数,获得了试件加载破坏失稳的声发射前兆信号特征。3)通过对含自由面双预设裂隙类岩试件的压缩试验,研究分析了裂隙长度、岩桥长度、自由面等因素对裂隙扩展演化规律的影响。分析了裂隙在双向应力下坍塌情况和双裂隙不同分布位置时的裂纹扩展特征、贯通方式;结合PFC数值分析软件,再现了双裂隙裂纹的萌生、扩展和贯通过程,确定了 Ⅰ、Ⅱ型及Ⅲ型裂纹产生范围。研究了原生裂隙压密时产生的间歇性声信号、裂隙尖端起裂传播时产生的稳定声信号、裂纹扩展演化致预设张开裂隙坍塌时产生的一次性突变声信号、微破裂贯通时产生的非稳定声信号和宏观裂缝贯通破裂时产生的二次突变声信号,获得了裂纹传播过程中的5阶段声发射信号特征。