岩溶地区在我国广泛分布,岩溶塌陷在我国隐伏的岩溶区发育强烈,每年都造成大量的经济损失以及重大的人员伤亡事故,从而严重影响了人们的生产活动。岩溶发育需要存在可溶性岩石和具有溶蚀力的水,以及水的循环交替作用。岩溶作用包括水对可溶性岩石产生的化学溶蚀,以及水的机械侵蚀和崩塌作用,还有对物质的携出、转移和再沉积,因此岩溶作用是一个相对复杂的物理和化学变化过程。灰岩是常见的可溶性岩石,研究其微裂纹扩展特点是理解岩溶发育这一复杂过程的基本要求。岩石是具有不均匀性和各向异性的非连续体,所以对岩石破裂问题的研究,基于连续介质理论所进行的数值分析方法及理论分析都存在一定的局限性。因此,本文以某地区的灰岩为例,基于离散元理论分析岩石断裂问题,即借助PFC^3D数值分析工具,建立灰岩的三维离散元颗粒流模型,以探究脆性岩石材料微裂纹扩展的相关规律,具体的研究工作如下:（1）基于平直节理接触,建立灰岩的三维颗粒流模型。本文通过对灰岩试样的宏观物理力学属性与模型的相关细观参数之间关系的研究,建立起一个能够准确反映岩石的弹性模量、单轴抗压强度和抗拉强度的三维颗粒流模型;（2）建立含中心预置单裂隙灰岩的巴西圆盘模型,以研究其在劈裂试验中的断裂特性。通过控制预置裂隙与压载方向之间的夹角,探究模型在I型断裂下裂隙周边的应力分布特点,以及在I、II型混合破坏模式下的起裂角,并与相关理论进行比较分析;（3）设立含中心预置单裂隙灰岩棱柱颗粒流模型,进行单轴压缩模拟试验,探究其微裂纹扩展特征。探究在不同预置裂隙倾角的影响下,裂隙尖端处微裂纹的萌发、扩展和连通的相关特点。并通过控制接触强度比和刚度比的细观参数,获取它们对微裂纹扩展和裂缝发育所产生的影响规律;（4）制作含有方解石脉的灰岩颗粒流模型,探究在含有不同介质的岩石材料内,微裂纹扩展过程中所表现的不同特征。并且通过控制主岩与脉体的强度比值、脉体的宽度以及倾角,探究以上因素对微裂纹扩展发生变化所发挥的作用。