在岩石力学中,“水压致裂”是指在密封裸孔中注入压力水,使岩石发生张性破裂,岩石的水压致裂过程实际上就是岩石在水压作用下微裂纹萌生、扩展、贯通,直到最后宏观裂纹产生导致失稳破裂的过程。在采矿工程、地下隧道工程等岩石工程中,普遍存在岩体地应力、地下水渗透力之间相互影响、相互作用和耦合作用问题。尤其是煤矿突水、隧道围岩涌水等岩体渗流破坏失稳问题都涉及到水压致裂的基本原理。可见,无论是对现行渗流破坏问题的解决,还是对岩体水压致裂理论的研究都具有重大的科学意义和实用价值,也是许多工程学科面临的前沿课题。开挖扰动必然造成地下岩体应力场的重新分布和岩体的破裂损伤,这种损伤极大地改变了围岩的渗透性,当围岩附近存在高水压含水层时,导致顶板、断层带或底板破坏突水并造成安全事故,为矿井生产的五大灾害之一。矿井突水和水压致裂具有相似的力学机理,都是应力-渗流-损伤共同作用诱发岩体破坏的结果。本文从流固耦合角度出发,应用物理试验和数值模拟相结合的方法深入研究了水压力驱使裂纹扩展过程中的启裂机制,并用于采矿底板突水等工程问题,揭示采动岩体破坏突水过程的作用机制,在此基础上引入有效应力概念修正了传统的突水系数计算方法,具有一定的理论和实际应用价值。主要工作归结为以下几个方面：1.从流固耦合理论出发,重点讨论有效应力系数对水压致裂起裂压力的影响,提出了考虑有效应力作用下水压致裂起裂机理的理论公式。并通过水压致裂实验研究,以小尺度的水泥砂浆人工试件为研究对象,验证理论公式的正确性。2.应用RFPA2D-flow软件和RFPA3D并行程序,分别建立水压致裂二维和三维模型进行模拟仿真研究,分析不同参数条件对水压致裂起裂条件和裂纹扩展的影响规律。通过研究将有效应力系数对试件起裂和失稳压力的影响进行量化,全面分析有效应力系数对水压致裂机理的影响规律及裂纹空间展布规律。3.针对范各庄煤矿突水实例,从工程背景出发,研究分析范各庄矿5#煤层顶板和12#煤层底板岩层在开采扰动条件下,裂隙形成、扩展破断直至突水通道最终贯通形成突水的全过程。通过对损伤区、应力场和渗流场的分布及演化规律的分析,揭示开采扰动及水压驱动下完整泥岩底板由隔水岩层到突水通道的演化过程,对突水通道进行了模拟定位,并对不同水压条件下含水砂岩层对底板突水的影响进行分析4.针对有效应力原理中有效应力系数变化在岩体损伤破坏突水中的物理意义进行研究讨论,深入剖析影响煤层底板破坏突水的因素,引入有效应力系数的概念对传统的突水系数法进行修正,根据矿井底板不同的渗透特性,提出修正突水系数的计算方法和现场测试使用方法。这对深刻理解岩体破坏突水的渗流力学本质、突水系数的内涵、指导底板注浆防渗设计,具有重要的理论和实用价值。