岩土材料作为一种天然的孔隙材料,力学性质十分复杂,难以用普适性的理论来描述其强度和变形性质。本文从强度和变形这两个岩土力学中最基本的问题入手,通过试验研究了岩土材料在复杂应力状态下的强度特征和弹性参数的变化规律。首先是发展了岩土材料的保罗莫尔库仑准则。该强度准则包含全部三个主应力和三个强度参数:三轴压缩和伸长内摩擦角φc、φe和等向抗拉强度V0,物理意义明确。提出了一种平面拟合方法来确定强度参数,将保罗莫尔库仑准则由岩石推广到土。中主应力对岩土材料强度的影响可以体现在三轴压缩和伸长摩擦角的差异上。接着建立了基于强度准则的理想弹塑性模型,并应用到FLAC 3D中,模拟了三维圆形隧道开挖的过程,研究了中主应力对围岩稳定性的影响。为了描述岩土材料破坏面的非线性特征,将保罗莫尔库仑准则改进为六参数。改进后的强度准则能近似地用分段线性来描述非线性外凸破坏面,能展现π平面上破坏面形状随平均应力增大而变化的现象,能近似地描述p与q之间的强度非线性关系。其次是为了测量岩石在多轴应力状态下的强度,在岩石平面应变仪的基础上研制了真三轴试验仪。其加载方式为:σ1采用加载板施加;σ2采用活塞组件施加;σ3采用液体围压施加。通过单轴压缩、三轴压缩和伸长、真三轴以及单轴拉伸试验,研究了 Dunnville砂岩在不同应力状态下的强度特征。在真三轴试验中实现了保持平均应力不变的应力路径,可以研究破坏面在特定π平面上的特征。此外,为了克服传统单轴拉伸试验方法难以解决的偏心受拉和应力集中问题,提出了一种岩石试样的新型单轴拉伸试验方法:应用水刀切割技术将砂岩加工成与金属标准拉伸试样尺寸一致的试样,然后用夹具连接在试验机上直接拉伸。六参数保罗莫尔库仑强度准则与Dunnville砂岩的强度数据符合较好,但需要进行拉伸截断修正。最后是通过三轴循环加卸载试验,在变形稳定状态下测量了岩土材料的弹性参数,研究了应力状态和孔隙比（率）对弹性参数的影响。试验结果表明,在保持偏应力幅值不变的三轴循环荷载作用下,无粘性土和岩石试样均会逐渐达到变形稳定状态。稳定状态下试样展现出完全的弹性应力应变行为。根据变形稳定状态下的应力应变曲线得到的岩土材料弹性参数更为准确合理。无粘性土和岩石的弹性参数受应力状态和孔隙比（率）影响显著,可以用本文给出的表达式来描述。