拉应力作用下岩体变形损伤、断裂坍塌等现象在岩石破碎工程和边坡失稳等领域占有主导地位。虽然岩石损伤力学研究已取得很多重大的理论进展,但是针对直接拉伸条件下岩石类准脆性材料的损伤力学性能的实验研究非常有限,特别是能够获得岩石试件全局应变场信息的直接拉伸实验还未见报道。本文围绕拉伸加载条件下的岩石类准脆性材料损伤失效问题,运用数字图像相关技术(DIC)实现了拉伸加载过程中试件变形的全场测量。以实验所得到的试件全局应变场信息为基础,分析了影响材料损伤的关键因素,开展了岩石类准脆性材料的拉伸变形损伤机理以及损伤断裂演化规律的研究,尝试提出了一类既能反映其主要特征又便于实际应用的损伤模型,并给出了损伤材料参数的确定方法。本文设计的单轴直接拉伸实验方案,在切割精磨岩石材料试件时,采用了先进的陶瓷加工技术,以确保试件表面的平整度和光滑度;选用的带万向节气动夹具可解决拉伸方向偏心和试件夹持易碎的问题;自编程序以确保CCD图像采集与拉伸实验同步进行。共对5类岩石材料(15组试件)实施了拉伸实验,结合给出的直接拉伸应力-应变曲线,分析了拉伸加载过程中岩石材料弹性模量的变化趋势。针对试件表面在张拉应力作用下的灰度值变化现象,提出了一个与岩石拉伸损伤演化过程相关的参量——灰度相关性系数,该系数的取值范围为[0,1]。在加载初期,损伤处于起始阶段,相关性系数数值接近于0;在加载末期,断口边缘区域内的相关性系数数值接近于1。该参数用以表征岩石材料的损伤空间分布状态和损伤演化程度。在DIC全场测量与实验数据统计分析的基础上,给出了拉伸载荷作用下岩石试件在时域和空间域上全过程的位移场、应变场等力学参量。针对DIC处理局部“失真点”应变场存在误差较大的现象,提出了一种新的应变梯度计算方法,并对拉伸损伤与拉伸应变场、应变梯度场等力学参量之间的关联进行了分析。实验结果表明,拉伸加载过程中试件表面应变场内出现应变局部化带现象,该现象在人造石与天然岩石试件中有着明显的区别:从时间上,人造石材料的局部化带在拉伸加载前、中期就已经显现,而天然岩石的局部化带产生于拉伸加载中、后期,甚至断裂前瞬间;从局部化带的分布特征上,人造石材料试件应变场内出现多条且均布的局部化带,而天然岩石试件表面仅出现一条局部化带或伴随有少量的高应变局部“点”。在最终形成裂缝的区域内,高应变带呈现单峰值分布,裂缝中间位置的应变最大。而应变梯度的分布与应变分布特征不尽相同,应变梯度呈现出关于裂缝近似对称分布。裂缝中间和远离裂缝处的梯度值近似为零,在裂缝两侧一定距离内出现两个近似对称峰值。通过对实验数据的分析,得出了表观应变、应变梯度是影响岩石类材料损伤演化过程和损伤局部化过程的两个重要参量。基于DIC系统测得的拉伸应变,提取出大于宏观拉伸极限应变的高应变带,归纳总结了单轴拉伸载荷作用下,岩石材料的裂纹聚合、贯通、扩展三种模式。分析了岩石类材料在不受人工缺陷干预的影响下,由岩石内部微缺陷聚集引起的宏观断裂破坏过程。FE-SEM图像扫描结果显示,呈现高应变的损伤区域内,出现有微裂纹、微孔洞、岩屑“崩落”等现象,验证了表观应变、应变梯度这两个力学参量与拉伸损伤之间的关联。基于拉伸实验得到的现象,提出了一类适用于岩石材料拉伸破坏的弹性损伤模型,其损伤演化方程中包含有应变与应变梯度两类力学参量。采用本文提出的弹性损伤模型,分析了拉伸载荷作用下的一维和二维损伤演化问题,求得了相应的解析或渐近解析解,并给出了利用板条直接拉伸实验确定损伤演化方程中相关参数的方法。举例对比解析分析与实验测试结果显示,损伤区内应变解析解与实验所测的应变值数据走势分布基本吻合,该模型能够描述损伤区的宽度、断前试件应变峰值、应变分布趋势等材料损伤特征。