岩石力学性质是工程设计和安全评价的重要依据。随着国家发布新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见,西部寒区矿产逐渐成为国内矿产开发的关注点。寒区露天矿开采、地面建设,以及煤层气、页岩气开采中液氮致裂增透、矿井凿井工程中冻结凿井施工技术的推广、寒区铁路隧道冻害防治等工程均需考虑低温、超低温对岩石力学性质的影响。众多工程实践发现,低温对岩石的力学性质,尤其对岩石的断裂和破坏行为具有显著的影响。因此,低温条件下岩石断裂力学特性及强度问题成为了学术界的研究热点。本文在此背景下,采取试验测试结合理论分析的研究方法,针对多级低温条件对干燥和饱和砂岩的断裂力学性质的影响进行了相关试验,主要结论如下:（1）对不同低温冷处理的圆柱体砂岩试件进行单轴压缩试验,总体上干燥砂岩的单轴抗压强度和杨氏模量均随着温度的降低而增加,而饱和砂岩试件的单轴抗压强度和杨氏模量小于干燥砂岩试件的,水的浸泡、冻结一定程度上对砂岩产生了损伤。而饱和砂岩试件相比干燥砂岩试件,其不同低温条件下单轴抗压强度和杨氏模量的变化幅度更大,水的存在使得砂岩整体对于低温的响应更加强烈。试件的宏观破坏模式以剪切破坏为主,主裂纹面与水平面的夹角大致呈45°。无论干燥砂岩试件还是饱和砂岩试件,低温处理均对试件整体起到了强化作用。从试件破坏的宏观结果来看,脱离试件主要部分的碎块总体积随温度的降低越来越小。（2）对不同低温冷处理的半圆盘弯曲砂岩试件进行三点弯曲试验。低温处理的干燥试件断裂韧度整体上出现小幅波动且大于未经低温处理的试件的并形成平台区,这是由于砂岩基质发生了冷缩,孔隙裂隙一定程度上闭合,砂岩作为损伤材料其本身的不均质性会对这一趋势产生一定程度的干扰,在-80℃超低温条件下这种干扰会得到增强。低温处理的饱和试件在水冻结所产生冻胀力的强化作用以及基质冷缩作用下,所能承受的峰值载荷及其断裂韧度随温度的降低呈上升趋势,并且矿物颗粒周围强结合水的冻结使得二者在-80℃超低温条件下具有最大程度的增幅。干燥和饱和砂岩试件抗拉强度的降低大于抗剪强度,在纯Ⅰ型断裂模式（纯张拉）断裂或者Ⅰ+Ⅱ复合型断裂模式（部分张拉）条件下其中的孔隙裂隙相比在纯Ⅱ型断裂模式（纯剪切）断裂的条件下更易形成应力集中,使得试件所能承受的峰值载荷和断裂韧度更低。干燥和饱和砂岩在不同的断裂模式下表现出不同的低温敏感程度,在纯Ⅱ型断裂模式、Ⅰ+Ⅱ复合型断裂模式和纯Ⅰ型断裂模式下断裂韧度的低温敏感程度依次递增。（3）结合不同低温冷处理半圆盘弯曲砂岩试件的三点弯曲试验结果与最大切应力准则和引入T应力的修正后的最大切应力准则的预测包络线进行了比较。基于修正后的最大切应力准则得到的Keff/KⅠC包络线相比试验得到的Keff/KⅠC预测值更接近试验得到的Keff/KⅠC值。考虑T应力的修正最大切应力准则更适合用于预测试验结果。