随着矿产资源开发、能源开采、地下空间以及水电交通运输工程的大力发展,工程岩体的稳定性与断裂失稳问题日益突出。工程岩体在外荷载及自身重力作用下易诱发局部区域产生非均匀变形,致使局部化损伤区在多裂纹作用下进一步扩展贯通,给岩体断裂失稳预测及防治带来了极大困难。为此,论文以“裂隙砂岩变形局部化及破裂前兆信息识别研究”为主题,系统地分析了裂隙岩石变形局部化行为与断裂破坏模式,探究了加载过程中裂隙岩石的宏细观裂纹演化机制,并对声发射信号在裂隙岩石破裂前兆信息识别中的应用展开了详细分析。在此基础上,基于反向神经网络模型（BPNN）获得考虑试验加载条件、充填物工况、裂隙倾角、岩桥角度、峰值强度、弹性模量、局部化带倾角和局部化带厚度等输入变量的失稳破裂时间经验关系式,主要研究内容及结果如下:（1）采用MTS815液压伺服试验机、三维数字图像技术（3D-DIC）、PCI-Ⅱ声发射仪（AE）对含预制非充填和石膏充填裂隙砂岩试样开展单轴压缩试验,并对加载过程中变形局部化特征和裂纹扩展贯通模式进行分析。研究发现,无论非充填和石膏充填裂隙试样,其峰值强度和弹性模量均随着岩桥角度变化呈现出“倒置”高斯型分布趋势,并在60°时取得最小值。共获得10种裂纹类型和4种贯通模式,且贯通破坏模式由近似平行于轴向张拉混合破坏的间接贯通向斜剪拉伸破坏的直接贯通转变。此外,基于声发射技术定义了非充填和充填工况下三种裂纹应力水平,充填物不仅提高了裂纹应力水平阈值,而且裂纹萌生应力水平增加百分比大于贯通应力和峰值应力。另外,无论裂隙充填与否,其拉伸裂纹均在较低应力水平萌生发育,而剪切裂纹则在趋近峰值应力时起裂扩展。（2）利用WDAJ-600双轴电液伺服控制系统、3D-DIC系统、AE系统以及场发射透射电子显微镜系统（SEM）对含石膏充填裂隙砂岩开展双轴加载试验,研究侧压对裂隙砂岩宏观变形局部化特征、裂纹贯通破坏模式和细观断裂特征的影响,结果表明,随着侧压的增加,宏观裂纹连接贯通受到了一定抑制。同时,剪切裂纹萌生应力水平逐渐降低,相反,拉伸裂纹起裂应力水平逐渐增加。另外,由断口微观结构特征可知,随着侧压的增加,周围由晶体棱角分明、穿晶断裂及未出现碎屑现象逐渐演变为沿晶粒界面剪切滑动、晶间断裂和伴有较多碎屑产生。（3）基于构建的考虑矿物组分离散元数值模型,进一步从细观尺度上解释试验过程中产生的宏观变形破裂现象,结果表明,变形断裂过程分为微裂纹闭合阶段、裂纹孕育萌生阶段、裂纹缓慢扩展阶段、裂纹匀速扩展阶段和加速扩展阶段。随着岩桥角度变化,其细观裂纹贯通模式仍由直接贯通向间接贯通转变,且细观拉伸和剪切裂纹的萌生应力水平均随着裂隙倾角的增加而增加。同时,微裂纹数随着侧压的增加而增加,且拉伸裂纹占比逐渐减小,而剪切裂纹占比逐渐增加。另外,基于测量圆方法对裂隙砂岩应力场以及裂纹周围位移矢量场的局部化特征进行反演分析,进一步从细观力学角度验证了充填物的应力传递和转移机制。（4）基于R/S统计分析方法对非充填和石膏充填裂隙砂岩在不同加载条件下的非线性时序信号特征及微裂纹演化机制进行了量化表征。研究发现,相同裂纹几何参数下,非充填试样的分形维数大于石膏充填试样,且分形维数与侧压呈负相关关系。随后,基于多重分形方法对不同应力阶段的分形几何结构特征进行详细表征。结果表明,随着应力水平的增加,平均频宽（Δα）呈现出先降低后增加的趋势,临近失稳破裂时,分维值明显降低。当应力水平小于0.8σc时,频带宽度差（Δα0）大于零,而当应力水平大于0.8σc时,Δα0由正值逐渐变为负值;分形谱参数Δf与Δα0呈现出相反趋势。最后,基于声发射原始波形时-频特征对裂隙砂岩频谱行为进行详细分析,单、双轴作用下分别表现为以微观拉伸裂纹和剪切裂纹占主导的断裂机制,随着侧压的增加,由微观拉伸断裂主导的微裂纹机制逐渐向剪切断裂过渡。（5）基于加载破裂过程中声发射b值的演化特征分析发现该参数作为识别前兆信息的可靠性,同时基于经典的大森-乌苏（Omori-Utsu）时间反演定律和临界慢化理论对裂隙岩石裂纹扩展失效过程中的前兆预警信号、局部失稳破裂和最终失稳断裂特征点进行了较好的识别判断。最后,基于反向神经网络模型,获得了裂隙岩石失稳破裂时间经验关系式,并探讨了输入变量对预测模型的权重大小,发现加载条件对其相对重要性影响最大。