层状结构的沉积岩和变质岩是地表最为常见的岩土材料。层状岩体赋存层理等结构面具有明显的横观各向同性,其力学特性不仅和完整基质本身相关,同时与岩体中的层理等结构面产状和物理力学性质密切相关,由此引起其复杂的变形甚至诱发断裂破坏问题。例如,层状岩石的断裂破坏对采矿工程、石油核废料存储、边坡防护及地下工程等岩土工程建设造成巨大负面影响,因此成为岩土工程常见难点和研究热点问题而备受业界专家学者所关注。而在实际地质环境中,受水-岩和风化综合作用下的层状岩体则会产生更为复杂的力学特性,对于层状岩体受水-岩及风化作用下拉、剪断裂特性等还未被充分认识。因此通过实验、理论和数值方法研究探讨讨层状板岩的力学特性具有重要的理论意义和工程使用价值。本文以兰海高速渭武段岷县木寨岭隧道层状炭质板岩为研究对象,以工程地质、材料力学、岩石力学、断裂力学等为理论基础,采用现场地质调查、室内试验、理论分析、数值模拟等手段开展研究。相关研究内容可分为层状板岩常规力学性质、即时烘干及静置风化下抗拉力学特性、I型SCB断裂试验研究,以及系统的有限-离散元数值计算分析,主要取得以下研究结论:（1）层状炭质板岩不同层理倾角下的单轴抗压强度及弹性模量等基本力学参数受层理影响显著,单轴抗压强度在层理倾角由0°至90°发展时呈现出“U”形的变化规律。建立了层状板岩弹塑性损伤本构模型,模型计算对比单轴抗压试验结果具有较好一致性。（2）通过即时干燥和静置风化层状炭质板岩巴西劈裂试验,系统分析了两种条件下层状板岩的抗拉力学特性。结果表明两种层状板岩均表现为脆性破坏,但力学响应及峰值荷载差异极大。抗拉强度均受层理影响而表现出较大各向异性,因水-岩及风化作用劣化效应显著,其劣化机理主要表现为水侵入后形成物理化学反应改变矿物微观成分、结构表现为矿物骨架承载的累计劣化损伤。（3）通过层状板岩张拉断裂SCB试验和有限-离散元法系统研究了不同层理状态下的断裂特性。典型试样arrester（0°）、short transverse（90°）及divider炭质板岩一型断裂韧度分别为0.168、0.097和0.195 MPa√m,层理效应所呈现的横观各向同性对其断裂韧度影响显著。同时,不同层理倾角层状板岩断裂破坏形态也表现出显著差异,short transverse（90°）试样沿直缝尖端层理面竖直起裂和扩展至加载端,arrester（0°）试样则形成阶梯状增韧裂纹,divider试样则呈现为曲折演化趋势最终形成弧线型裂纹。（4）结合SCB张拉断裂试验,通过数字相关方法对炭质板岩SCB断裂裂纹表面位移场进行分析,提出了针对层状岩断裂韧度简便计算的经验公式如下,对预测及近似估算层状岩石的断裂韧度具有重要意义。KIC=0.094σt+0.036（5）基于内聚力理论采用内聚力模型描述层状板岩力学特征,首先针对层状板岩单轴压缩和巴西劈裂试验进行了有限-离散元数值计算,结合力学响应和破坏形态验证了内聚力模型表征其层理效应的科学合理性。利用层状板岩SCB数值计算,对其断裂演化过程进行了详细分析研究,分析了张拉断裂内部断面演化特征,得出了层状板岩张拉断裂演化规律。（6）借助有限-离散元数值计算,对层状板岩不同跨距、层理倾角条件下的张拉断裂特性开展共计36种工况的结果进行了系统研究分析,得出了层状岩SCB断裂试验的合理跨径比范围为0.6-0.8。（7）实际岩土工程中岩石破坏多以拉剪形式出现,因此通过改变跨距形式开展了层状板岩ASCB剪切断裂数值计算研究,归纳分析了不同层层理倾角炭质板岩力学响应及断裂破坏形态,典型层理试样arrester（0°）、short transverse（90°）及divider层状板岩II型剪切断裂韧度分别为0.215、0.125和0.289 MPa（?）。