天然岩石是一类各向异性,非均质,不连续的材料,含有大尺度的节理、断面和薄弱层,宏观裂隙、孔洞和夹杂,以及微裂纹和孔隙结构。为了有效描述岩石渐进破坏过程中内部裂隙的萌生和扩展机理,正确识别岩石破坏的前兆预测信号,本文以红砂岩的室内实验为例,开展了完整岩石和具有不同裂隙角度下裂隙岩石的力学性质研究,分析了岩石破坏过程中能量转化规律和机理,并和数值模拟结果作对比。主要工作和成果包括:1)使用希尔伯特黄变换分析岩石破坏过程的声发射信号,以频谱分析为手段研究岩石力学性质;使用Biot理论分析孔隙结构对声发射信号的传播特性影响;探讨裂隙角度对能量演化与裂纹扩展规律的联系。2)提出基于试件表面全场位移的岩石失效过程能量演化分析方法;对比裂隙角度对能量释放过程的影响;对比体积变形与畸变形对裂纹扩展方式的影响;讨论夹杂对能量释放和裂纹扩展路径的影响。3)基于位移相关法提出一种适用于扩展有限元的应力强度因子计算格式;证明经典一阶格式不收敛;讨论高阶格式的参数选择方案;数值实验验证算法的正确性。4)使用Matlab实现岩石表面能量演化分析算法;使用Matlab实现并行化的声发射频谱分析系统;使用C++语言实现应力强度因子算法,并把上述算法和程序运用于本文的裂隙岩石破坏过程研究。