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随着深部采矿工程、边坡工程以及核废物地下处置等工程的不断发展,国内外的工程建设都面临许多岩石力学问题,一些重大工程灾害也时有发生,岩石破裂机制及其渗流-应力耦合特性的研究是解决并进而控制重大工程灾害的基础。基于此,本文在弹塑性理论、经典Biot渗流理论和细胞自动机自组织理论的基础上,提出了岩石破裂过程及其渗流-应力耦合特性研究的弹塑性细胞自动机模型,并开发了相应的数值模拟分析系统EPCA(Elasto-Plastic Cellular Automaton)和HM-EPCA(Hydro-Mechanics coupling analysis with Elasto-Plastic Cellular Automaton),用于研究非均质岩石的破裂过程及其在渗流-应力耦合作用下的破裂机理。主要工作如下:1、基于细胞自动机局部作用原理,在力的平衡条件、变形协调条件,以及达西定律、渗流连续方程的基础上,建立了平面连续体(实体)的细胞自动机更新规则,用于求解岩石力学、渗流力学及其渗流-应力耦合问题;2、基于弹塑性理论和细胞自动机自组织理论,提出了用于模拟岩石破裂过程的弹塑性细胞自动机模型,给出了模拟岩石破裂过程的基本思路以及模拟岩石非均质性、破裂过程的声发射的具体方法,并利用VC++工具,开发了具有自主版权的数值模拟分析系统EPCA;3、利用EPCA分析系统,模拟了岩石单轴压缩破裂过程,研究了循环载荷作用下的宏观变形行为及破裂过程中声发射的Kaiser效应;研究了岩石的非均质性、高径比以及尺寸等对岩石破裂过程的影响;模拟了岩石试样在拉伸载荷(直接拉伸、巴西圆盘和三点弯曲等)作用下的破裂过程,模拟结果与实验结果吻合较好;4、针对岩石单轴压缩破裂过程中出现的I类曲线和II类曲线,引入应力-应变线性组合的加载控制方式,利用EPCA系统模拟岩石破裂过程的I类和II类行为,分析了II类曲线产生的机理;5、在岩石破裂过程弹塑性细胞自动机模型的基础上,增加了应力-渗流耦合模型,基于弹塑性理论、经典Biot渗流理论和细胞自动机自组织理论,提出了岩石破裂过程应力-渗流耦合特性研究的弹塑性细胞自动机模型,并利用VC++