混凝土是一种由硬化水泥浆基体、骨料及基体与骨料间的界面组成的复合材料,其承载力取决于各相的力学性能和它们之间的相互作用。深入研究砂浆-岩石界面的断裂特性、混凝土的断裂机理和钢筋混凝土（RC）的破坏过程,对评估混凝土结构的安全性具有重要意义。鉴于此,本文采用断裂力学理论研究混凝土材料的裂缝扩展过程。具体工作如下:（1）基于粘聚力模型和以应力强度因子（SIF）为参量的裂缝扩展准则,提出了一种新的计算岩石和混凝土类准脆性材料裂缝扩展全过程的解析方法。采用该方法,只要测得材料的弹性模量、抗拉强度、断裂能和起裂韧度,就可以由裂缝口张开位移（CMOD）为控制参量计算三点弯曲（TPB）梁的裂缝扩展过程,获得荷载-裂缝口张开位移（P-CMOD）曲线、裂缝扩展阻力（KR）曲线和断裂过程区（FPZ）长度等断裂参数。采用20个不同尺寸的含预制切口的岩石三点弯曲梁进行了断裂试验,分别将解析计算得到的P-CMOD曲线与本文试验测得的岩石P-CMOD曲线和已有断裂试验得到的混凝土 P-CMOD曲线进行比较,结果吻合良好,验证了该解析方法的准确性。基于本文提出的计算准脆性材料断裂过程的解析方法,分析了裂缝张开位移（COD）沿梁高度分布和由粘聚力引起的COD闭合效应对计算结果的影响,并研究了KR曲线和FPZ长度的尺寸效应;（2）基于粘聚力模型,提出了一种模拟砂浆-岩石层状复合梁Ⅰ型裂缝扩展全过程的数值方法,该方法假定当由外荷载和作用于砂浆和岩石FPZ内的粘聚力共同作用下产生的SIF达到裂缝尖端所在材料的起裂韧度时裂缝开始扩展。采用该方法结合有限元软件以COD为控制参量模拟了垂直界面裂缝从起裂到穿过界面直至接近试件边界的扩展全过程。采用9个不同a0/D的初始裂缝长度等于界面层高度的砂浆-岩石层状三点弯曲梁进行断裂试验,计算各个试件在起裂荷载下的SIF（KIC ini,i）。计算结果表明,KIC ini,i可以作为岩石界面的材料属性,验证了本文提出的裂缝扩展至界面时裂缝扩展准则的准确性。另外,采用24个不同尺寸和a0/D的初始裂缝长度小于界面层高度的砂浆-岩石层状三点弯曲梁进行了断裂试验,获得各个试件的P-CMOD曲线,进而将本文数值计算得到的P-CMOD曲线与试验结果进行对比,结果吻合良好,验证了本文提出方法的有效性。然后,分析了起裂韧度、软化本构关系和几何尺寸对砂浆-岩石层状复合梁裂缝扩展过程的影响;（3）提出了一种模拟混凝土三点弯曲梁裂缝扩展全过程的三维数值方法。采用该方法,不仅可以获得P-CMOD曲线、KR曲线和FPZ长度等,而且可以模拟裂缝沿厚度方向扩展的过程,得到不同裂缝扩展长度对应的裂缝尖端沿厚度方向的分布。将模拟得到的P-CMOD曲线与已有采用21个不同尺寸和初始缝高比（a0/D）混凝土三点弯曲梁断裂试验测得的P-CMOD曲线进行比较,结果吻合良好,验证了该数值方法的可行性。基于本文提出的模拟混凝土断裂过程的三维有限元法,研究了试件厚度对三点弯曲梁裂缝扩展过程的影响,分析了裂缝扩展过程中裂缝长度沿厚度方向最大差值的变化规律,讨论了试件尺寸对裂缝长度在厚度方向最大差值的影响;（4）基于以SIF为参量的裂缝扩展准则,提出了一种计算钢筋混凝土少筋梁裂缝扩展全过程的解析方法。该方法采用钢筋-混凝土界面三线性粘结滑移模型,将钢筋对混凝土裂缝扩展的约束作用等效为一对作用于裂缝表面的集中力,并以混凝土起裂韧度作为判定钢筋混凝土裂缝扩展的断裂参数。将解析计算得到的钢筋混凝土三点弯曲梁P-CMOD曲线与已有断裂试验得到的试验数据进行比较,结果吻合良好,验证了其有效性,并获得了钢筋混凝土少筋梁KR阻力曲线和FPZ长度等。在参数分析中,研究了试件尺寸、a0/D、配筋率、钢筋保护层厚度和界面粘结滑移关系对钢筋混凝土少筋梁裂缝扩展过程的影响;（5）提出了一种模拟钢筋混凝土少筋梁裂缝扩展过程的三维数值方法。此方法分别在混凝土 FPZ内和钢筋-混凝土界面设置不同应力-位移关系的非线性弹簧单元来表征混凝土的软化行为和钢筋-混凝土界面的脱粘行为,并假定当裂缝尖端SIF沿梁厚度方向的最大值达到混凝土起裂韧度时裂缝扩展。采用该三维数值方法模拟了含预制裂缝的钢筋混凝土三点弯曲少筋梁的裂缝扩展全过程,并将计算得到的P-CMOD曲线与已有试验数据进行对比,结果吻合良好,验证了本文提出方法的可行性。在此基础上,分析了在裂缝扩展过程中钢筋-混凝土界面剪应力分布的变化,讨论了试件尺寸和界面粘结滑移关系对钢筋混凝土少筋梁裂缝扩展过程的影响。