近年来我国大力发展地下工程建设,在实际地下工程中,岩体内部分布着裂隙、孔洞等缺陷,裂隙的存在降低了岩体的稳定性,特别是在构造应力、爆破等载荷叠加作用下,裂隙迎来进一步发育、扩展,进而围岩受力状态及破坏模式将发生改变并且其破坏路径预测变得极其困难,因此通过研究裂隙岩石的力学特性及破裂模式对指导现场工程实践具有着重要参考意义。首先,以标准圆柱单裂隙红砂岩为研究对象,开展单、三轴压缩实验,研究其力学特性及破坏规律,然后,通过对裂隙-孔洞组合试样的单、双轴压缩实验,进一步揭示荷载作用下裂隙围岩的力学特性及破裂演化特征,借助PFC2D计算分析程序探究裂隙砂岩裂纹扩展规律。主要研究内容及结果如下:(1)根据单轴压缩实验,分析不同预制裂隙倾角对砂岩力学特性产生的影响,发现峰值强度、峰值应变、弹性模量参数随裂隙倾角增加而增大,基于断裂力学理论,采用最大环向拉应力准则对单轴受压的裂隙岩石进行分析,发现裂隙岩样断裂角随预制裂隙倾角增加而增大;根据常规三轴压缩实验,分析在相同预制裂隙倾角下围压对裂隙砂岩力学特性产生的影响,发现峰值强度、峰值应变、弹性模量参数随围压增加而增大,随着围压增加岩样破坏的不均性减弱,破裂面形式更简单;分析在相同围压下不同预制裂隙倾角对裂隙砂岩力学特性产生的影响,发现峰值强度、峰值应变、弹性模量参数随裂隙倾角增加而增大;并分别探究了裂隙砂岩在三类实验不同变量下破坏模式。(2)借助不同围压下裂隙砂岩三轴压缩实验结果,选用Mohr-Coulomb、广义Hoek-Brown、指数强度以及Rocker强度准则对其数据进行拟合,得到了广义Hoek-Brown强度准则拟合优度R~2最高;根据不同预制裂隙倾角裂隙砂岩三轴压缩实验,发现峰值强度、峰值应变在裂隙倾角0°～60°间增加速度缓慢,60°～90°间增加速度较快,弹性模量在0°～45°间增加速度缓慢,45°～75°增加速度较快,75°～90°间增加速度又呈缓慢状态,对其数据选用S型函数logistic回归分析拟合效果较好。(3)基于颗粒流离散元理论,借助PFC2D计算分析程序,根据室内实验测得岩样的宏观参数,对其进行参数标定,得到与之对应的细观参数,通过PFC2D对裂隙砂岩的裂纹扩展规律、力链变化、组构分析、位移场进行研究,并与室内实验进行对比验证,进一步分析裂隙砂岩破裂演化过程及破坏机理。(4)定义初始宏细观损伤,引入初始宏细观损伤表征系数K_D,建立适用于宏细观损伤耦合非闭合裂隙岩石本构模型,结合不同围压下裂隙砂岩的三轴压缩实验数据进行验证分析,理论数据与实测数据相比误差较小,说明理论模型具有较强的实用性。(5)对裂隙-孔洞试样开展单、双轴压缩实验,探究孔洞拱肩处裂隙倾角对试样力学特性与破坏模式的影响,裂隙-孔洞试样在单轴压缩实验中破裂过程分为四个阶段,并获得了试样表面在加载过程中碎片脱落的原因。探究围压对试样力学特性与破坏模式的影响,借助PFC2D模拟裂隙-孔洞试样渐进失稳破坏过程,利用测量圆监测张拉裂纹、剪切裂纹、能量演化特征,最终得到了裂隙-孔洞试样细观至宏观破裂演化过程及失稳破坏机理。