随着西部大开发的进行，高应力条件下岩体工程大规模开挖稳定性评价、灾害预测及防治已经成为岩石力学和工程地质领域近来较为关心的热点和难点问题。岩体的受荷方式及其所赋存的环境直接影响着岩体本身的力学性质及损伤破裂演化机理。高围压常规三轴压缩条件下，岩体一般会在峰值强度点附近经历较长时间的塑性流动变形，不会立即发生失稳破坏。但高应力条件下卸荷破坏则不同，随着某一方向或者多方向约束力的降低，岩体不仅峰前强度会很快丧失，而且峰后破裂贯通迅速，甚至还会引起破碎岩体的动能效应，譬如岩爆。能量是驱动物质物理变化的根本因素。论文针对高地应力强卸荷条件下岩石破裂和能量转化规律这一基础问题，依托导师的国家自然科学基金青年科学基金项目（40902078）和国家自然科学基金面上项目（41172243），以三轴高应力条件下锦屏一级水电站地下厂房大理岩卸围压试验研究为基础，结合能量原理和分形理论，开展了高应力卸荷条件下岩石破裂分形及损伤破裂的能量转化规律及过程机制研究，取得如下一些主要研究成果：①基于经典热力学定律，总结了高应力卸围压条件下全程应变能转化规律；对比分析了高应力条件下常规三轴压缩破坏与高应力条件下卸围压破坏试验在峰值强度点的应变能特征；探究了耗散应变能U_d、弹性应变能U_e、环向膨胀消耗应变能U3在峰前和峰后的变化速率及峰值点应变能状态，并与常规三轴压缩条件下比较。卸荷过程中应变能积聚、耗散较常规三轴压缩更为剧烈，吸收应变能U1和储存弹性应变能U_e快速增加，岩石损伤耗散应变能U_d也明显增加，更为突出的是σ3做负功消耗应变能U3迅速增加；峰后应力跌落段历时很短且卸荷速率越快越短；相对常规三轴压缩岩样，卸荷岩样峰后弹性变形能U_e释放和σ3做负功消耗应变能U3所占的份额明显增大，而且卸荷速率越快，份额也越大。②在高应力常规三轴试验和高应力卸围压试验和主破裂面高精度三维激光扫描的基础上，结合分形几何原理，得到了不同初始围压和不同卸荷速率条件下岩样主破裂面粗糙程度和破碎块度分形维数。高应力条件下三轴卸围压大理岩试件碎块分形性质具有较强的局部性，仅在小于某一特征尺度（分形特征尺寸阈值）范围内表现出较好的分形性质；相同初始围压下，分维数D随卸荷速率增大而单调减小，且一般初始围压越大其减小速率越快；初始围压越高卸荷速率越快，主破裂面越起伏粗糙，分形维数越大，而初始围压越高卸荷速率越慢，主破裂面越平坦光滑，分形维数越小。③揭示了不同卸荷速率及初始围压条件下大理岩粗糙度分形维数及块度分形维数与应变能耗散及释放的相关性。峰前：块度分形维数与耗散应变能U_d及弹性变形能U_e均成负相关，与环向扩容应力做负功耗能U₃也成负相关，但变化幅度较小；主破裂面分形维数与U_d、U_e及U₃对应的变化速率ud、ue和u3均表现出较好的线性正比例关系。峰后：主破裂面的分形维数与ud、ue和u3表现为非单一的线性正比关系，大致从分维数2.05分为较为明显的两段，两段变化率相差10⁴0倍。④基于应变能转化规律的认识，揭示了卸荷破坏及损伤破裂演化的应变能转化过程机制。卸荷破坏峰前以弹性应变能的储存为主，峰后是弹性应变能的快速释放，峰前高弹性应变能储存和峰后迅速释放是高应力条件下快速卸荷岩石破裂的主因，而能量耗散则是贯穿于高围压常规三轴全过程的主题；卸荷破坏引发的岩样张脆性破裂是能量快速耗散和释放的最有利方式，故高应力条件下卸荷破裂一般呈现张裂或劈裂特征，而常规三轴压缩破裂呈现剪切破坏特征。