目前国内岩巷掘进主要采用钻爆法,但钻爆法存在着岩巷围岩失稳可控性差、安全性低及工艺繁杂等主要问题。基于岩石抗拉强度远小于抗压强度的特点,提出液力涨裂破岩方法,该方法具有对围岩破坏小、效率高以及可控性比较强的特点,特别适用于破碎硬岩。本文主要从涨裂破岩理论、涨裂破岩试验和数值模拟以及空孔作用下的涨裂破岩三方面对定向涨裂破岩进行研究。以Griffith裂纹扩展准则为基础,对岩石裂纹扩展理论进行分析,并基于断裂力学构建涨裂破岩断裂力学模型,分析涨裂破岩成缝机理和涨裂破岩设计参数;根据弹性力学理论,构建空孔周围应力场的叠加模型,分析空孔周围应力场的分布状态;依据涨裂破岩过程和涨裂装置的动力输出特性,建立涨裂破岩有限元模型,对涨裂破岩的作用机理进行研究。针对本课题试验内容和目的搭建钻涨试验台,并对配制的三种人工岩样和青石进行力学特性测试;基于搭建的钻涨试验台,开展岩样力学特性、围压加载方式和大小以及钻孔边距对涨裂破岩性能影响的研究,分别分析各因素对岩石涨裂效果、涨裂压力曲线变化趋势和涨裂压力变化规律的影响,并对比分析两种围压加载方式和钻孔边距情况下岩石涨裂效果和涨裂压力变化规律。结合实际工况,建立涨裂破岩仿真模型,进行涨裂破岩仿真模型的验证,并基于摩尔库仑准则对围压作用下的岩石应力分布状态进行分析,得出岩石抗压强度和剪切强度均会随着围压增大而增大;研究涨裂破岩过程中岩石应力应变变化状态,分析裂纹扩展过程中应力应变之间的关系;探究岩石裂纹和涨裂压力随着钻孔边距的变化情况,并分析涨裂孔在涨裂力作用下孔壁圆周应力的分布状态。基于空孔的应力集中效应建立其力学模型,分析空孔附近的应力分布状态;研究空孔作用下岩石应力应变变化过程,探究空孔角度不同情况下岩石涨裂压力变化规律和裂纹扩展情况,指出45°为空孔辅助定向涨裂破岩的临界角度;进行空孔效应有效性的验证,定性定量分析有、无空孔对涨裂破岩结果的影响,并开展空孔距离、空孔数量对涨裂破岩性能影响的试验研究,得到空孔距离和空孔数量对岩石涨裂效果、涨裂压力曲线变化过程的影响与涨裂压力变化规律的关系。该论文有图85幅,表7个,参考文献128篇。