高孔岩石不仅是地壳上层的主要组成部分,而且是石油和矿物的主要载体。迄今为止,人类发现以及可以预见的常规能源都来自于地壳上层的高孔岩石,另外人类排放的垃圾以及其它污染物又堆放在地壳上层,通过高孔岩石的孔隙影响地下水环境。同时,高孔岩石的变形还与很多地壳活动都有关系,例如滑坡、火山喷发、地震等,因此高孔岩石物理力学特性的研究对于人类生存和发展有着深远的影响。由于现有的研究高孔岩石局部化变形的常规三轴压缩实验多是采用圆柱体试件,一般是通过保持侧向围压不变,增加或减少轴向应力对岩石试样进行剪切实验,可以实现排水和不排水条件,并能够准确地量测孔压,但是仅仅反映了最大压缩主应力和最小压缩主应力对于局部化变形的影响,因此许多理论研究并未考虑偏应力张量第三不变量和中主应力与高孔岩石局部化变形的关系。剪切带、压实带和膨胀带是高孔隙岩石局部化变形常见的三种形式。本论文针对现有高孔岩石局部化变形理论研究的不足,在大量文献调研和实验数据分析的基础上,采用理论分析、模型建立和优化、算法设计、实例验证等方法做了以下相关工作：(1)通过研究低孔岩石的Rudnicki和Rice分叉理论(简称双R理论)本构模型,分析了低孔岩石和高孔岩石不同的变形行为,引入第三偏应力不变量来修正双R单屈服面本构模型,并通过拉格朗日算法,提出一个演化了的依赖于偏应力张量第三不变量的单屈服面模型研究高孔岩石局部化变形的发生条件,包括临界硬化模量的表达式和相关的变形带方位预测；(2)利用双屈服面模型研究得到了剪切带的精确解和屈服面和塑性势光滑相交以及相交于一个角点的情况,并引入洛德角到双屈服面模型中得到了依赖于偏应力张量第三不变量的双屈服面模型,研究高孔岩石局部化变形一般和特殊应力状态局部化变形发生条件；(3)在双R二应力不变量模型变形剪切带角预测理论的基础上,增加洛德角做为第三应力不变量建立三应力不变量模型预测剪切变形带角,将预测结果与实验数据进行比较,解决了二应力不变量模型预测得到的结果比实测值偏小,而且关联度不高的问题,丰富了研究岩石局部化变形的相关理论。以上研究结果表明：利用依赖于偏应力张量第三不变量模型研究高孔岩石局部化变形条件更加合理,与实验结果更加吻合；三应力不变量模型预测变形带角考虑了中主应力的影响,预测得到的数据结果和分布趋势与实验数据更加接近。本论文在高孔岩石局部化变形的研究在石油和天然气的储藏和输运、含水层的管理、减轻温室效应以及二氧化碳的地质储存方面都有很高的利用价值,同时对于研究岩石材料在工程实践中的应用和地质灾害的预测与治理方面都有很高的参考价值,可以带来很好的经济、环境和社会效应。