在深部岩土工程的实施和稳定性评价过程中,深入研究各种产状的节理岩体的力学特性,尤其是剪切荷载作用下其力学与破坏特性是必不可少的前期工作。本文以高强石膏作为材料浇制粗糙节理试样进行直剪试验,研究其强度参数粘聚力(c)、内摩擦角(φ)和变形参数剪胀角Ψ演化规律。利用PFC对含有特殊产状的断续和粗糙节理岩体的剪切破坏特性做了进一步研究。主要的研究成果如下:(1)通过由石膏浇制的粗糙节理试样在5种法向应力下的直剪试验研究了不同工况下试样的峰值强度τm、残余强度τr、峰值位移um、剪切和法向刚度ks、kn与JRC和法向应力的变化关系;并基于摩尔-库伦理论,建立了粘聚力(c)、内摩擦角(φ)关于粗糙度JRC和塑性剪切位移的演化规律,其函数表达式分别为:c=0.171+0.385 ·JRC+(0.0611+0.175·JRC)e-2.769up 和φ=0.8775+14.06·JRC+18.86·e-0.689up以及剪胀角Ψ关于法向应力、塑性剪切位移和粗糙度的演化规律函数。ψ=3.222+[(8.695+1.295·JRC)+(-1.292-0.1545·JRC)σn]e(0.0074JRC-0.341)up。并根据所建立的演化规律分别反算出剪切应力-位移曲线和剪胀曲线并与试验曲线对比发现较为吻合,从侧面验证了所建立的参数演化规律的正确性。(2)基于PFC颗粒流数值模拟软件建立了三种产状的断续节理试样A、B、C,并进行直剪试验模拟。研究发现,B种产状节理面的剪切应力曲线较容易受中间裂隙的角度β的影响。尤其在60°90°120°情况下,峰后阶段容易出现较大波动甚至是二次峰值现象;分析了起裂应力τk、峰值强度τm、峰值位移um和剪切刚度ks的随着β的变化规律及试样微裂纹和宏观裂纹的演化规律;并通过颗粒位移趋势、以及局部应力的微观角度揭示其裂纹扩展和破坏的机制。(3)利用smooth-joint粘结模型创建含粗糙节理数值试样,研究了含不同JRC节理试样剪切试验应力位移曲线和强度变形特性,分析了试样裂纹演化规律;研究了不同法向应力下同一节理试样剪切试验应力位移曲线和剪胀曲线特性以及两种微裂纹数量的增长趋势和最终破坏状态;此外还着重研究了同一JRC不同节理面形态对剪切试验应力位移曲线和剪胀曲线特性的影响,节理试样的破坏特性。该论文有图66幅,表13个,参考文献93篇。