洞室围岩稳定性对水利工程、地下空间开挖等工程至关重要。影响围岩稳定性的因素有多种,其中围岩内部的节理、裂隙是一个重要因素。为了探究不同洞室断面形状下预制不同位置、倾角的单裂隙对洞室围岩力学特征的影响,利用相似材料制作洞室模型,通过双向伺服加载的方式来探究含预制裂隙的洞室模型在不同侧压力系数下的力学特征变化,利用数字图像相关方法记录了模型的全场应变演化过程,最后通过离散元法进行数值模拟,进一步探究了洞室预制裂隙的位置以及倾角对洞室围岩力学特征造成的影响。主要结论如下:（1）通过制备石膏、硅藻土得到合适的配合比,并通过3D打印技术制作了圆形、城门洞形洞室两种洞室模型,采用薄片抽条法进行预制裂隙。各个模型的抗压强度随着侧压力系数的增大,表现为先增大后减小。侧压力系数等于1时抗压强度最大,侧压力系数为2时抗压强度最小。（2）无预制裂隙洞室围岩的力学试验研究结果表明:从应力解析解、破坏模式以及全场应变演化云图分析可知,对于圆形以及城门洞形两种洞室,均是首先在应力集中区产生破坏。由于洞室形状的不同,产生应力集中区的位置不同。当侧压力系数较小时,圆形洞室上下两侧为受拉区,左右两侧为受压区。城门洞形洞室顶部及底板区域为受拉区,两侧直墙区为受压区。随着侧压力系数的增大,圆形洞室上下两侧转为受压区,洞室两侧转为受拉区,城门洞形洞室顶部及底板处转为受压区,两侧直墙区转为受拉区;圆形洞室第一主应变集中区域会随着侧压力系数的增大由上下侧向两帮转移,第二主应变与之相反。城门洞形洞室第一主应变由洞室顶部及底板处向两侧直墙区转移,第二主应变与之相反。（3）有预制裂隙圆形洞室围岩的力学实验结果表明:圆形洞室顶部预制裂隙,洞室破坏模式较均匀,侧压力系数较小时,除了会使洞室顶部遭到冒落或坍塌,也使得洞室底部遭到破坏。当洞室左上方预制竖直裂隙时,会使得裂隙尖端发生应力集中,洞室顶部不在产生裂纹,应力发生转移。随着侧压力系数的增大,洞室左上方预制裂隙破坏程度更为明显,而洞室顶部预制裂隙时,洞室周围破坏程度减小;从裂隙角度来看,相比于裂隙角度为0°,裂隙为45°时洞室左侧破坏明显大于右侧,产生了明显的不对称,要对圆形洞室左帮处进行喷射混凝土,进行支护。（4）有预制裂隙城门洞形洞室围岩的力学实验结果表明:预制不同位置裂隙时,洞室底角处预制裂隙时洞室稳定性最差。侧压力系数较小时,洞室顶部预制裂隙破坏程度要大于起拱线处。随着侧压力系数的增大,洞室顶部预制裂隙趋于稳定,起拱线处预制裂隙更易破坏,在现场时要对洞室两帮围岩进行支护,也要对洞室两底角处进行防治与治理。从预制裂隙角度来看,顶部预制45°裂隙时,应加强洞室左侧直墙区的支护。（5）由颗粒离散元法的力学模拟实验结果可知,圆形洞室的位移值随着侧压力系数的增大由洞室上下两侧转为洞室的左右两帮,城门洞形洞室的位移值随着侧压力系数的增大由洞室上下两侧转为洞室的左右直墙区及小拱区。洞口的颗粒不断向内运动,洞口不断收缩变形,且其收缩变形程度随着侧压力系数的增大,由洞室上行下转向洞室两帮。裂隙的存在会影响位移值的分布,除顶部预制裂隙位移值分布较均匀以外,其他位置预制裂隙时,裂隙处的位移值偏大,变形程度更大,且分布更广,且裂纹起裂易发生在裂隙尖端处。