当前,我国许多大型岩体工程,如国防、交通、水电水利和矿山工程,正在规划或建设之中。这些工程的设计、施工、运营和后期的维护都与该工程所依附岩体的强度等力学特性息息相关。岩体,在构造运动中,内部孕育了大量的软弱夹层、结构面和微裂隙,我们将其定义为节理岩体。现在许多案例已经证明,岩体工程发生失稳破坏,不是刚开始就产生的,而是在岩体工程开挖的过程中,随着节理岩体内部荷载的变化,应力场的重分布,进而导致了节理岩体内部的薄弱部位产生裂隙并扩展,裂隙相互贯通,最终宏观破坏面形成。岩体的强度随之降低,进而严重影响了岩体工程的稳定性。不论是法国1959年坝高66米的马尔帕塞坝的溃决事故,还是意大利1963年坝高262米的瓦依昂水库的大滑坡,都与地应力-裂隙水耦合作用下裂隙的起裂、扩展、贯通和破坏紧密相关。因此,我们需要加强对节理岩体破坏过程的研究,同时,还须考虑节理中所赋存水的作用。本文开展的研究工作如下:(1)配制了一种与天然岩石力学参数非常接近的类岩石材料,贯穿裂隙的几何位置根据需求进行布置,制备了大量含贯穿裂隙的类岩石试件。(2)对完整、单裂隙、平行双裂隙、平行三裂隙和不平行双裂隙类岩石试件进行了室内直接剪切试验,完整记录了裂隙起裂、扩展、贯通和破坏的过程,并实时记录剪切应力和位移数据,后期进行整理分析。(3)采用二维颗粒流(PFC2D)软件对直剪试验进行了数值模拟,通过测量圆模块记录了模拟过程中的剪切应力,并采用位移场分析进一步研究了模型裂隙起裂、扩展、贯通和破坏的全过程。(4)借助封水夹具和注水设备,完成了含贯穿裂隙试件在预制裂隙处裂隙水压的填充,开展了在裂隙水压作用下直剪试验,探究了在水压作用下,试件预制裂隙的裂隙扩展过程。(5)改进颗粒流(PFC2D)软件中的管域模型,将PFC2D软件4.0版本中的模起颗粒间的接触消除,进而导致管域不连通的弊端消除,新的管域模型在颗粒断裂后的流体计算中,管域保持联通,水可以进入新的裂纹并可以继续流动。此外结合岩石颗粒低渗透性的特点,修正了流体与颗粒之间相互作用的计算法则,并且对流体域的参数计算提出了改进,提出了一种更加适用于岩石流固耦合的模型。