岩体的非连续变形特性使基于非连续假定的计算方法成为重要的计算分支。非连续变形分析方法(Discontinuous Deformation Analysis，DDA)基于严格的数学基础，在岩体力学非连续计算分析中显示出广阔的应用前景，但是模拟复杂节理岩体和岩体破裂的三维模型仍需要进一步的发展。基于三维DDA的理论框架，本论文研究和发展了模拟节理岩体破坏的3D-DDARF(Three-DimensionalDiscontinuous Deformation Analysis For Rock Failure)数值模型。该模型主要包括节理岩体的建模、三维多面体块体接触检索与计算、三维块体系统动力学平衡方程的建立与推导、逐步时间积分求解方法、基于虚拟节理和黏结算法的岩体破裂方法等。采用C++语言编写了面向对象的3D-DDARF分析程序，包括建模模块、力学计算模块（刚体、可变形体和可变形四面体块体）和图形显示模块，通过基本算例验证了方法和程序的正确性，并初步探讨了3D-DDARF在节理岩体破坏分析中的应用。本论文的主要研究内容如下:　　(1)从弹性动力学基本方程出发，基于一阶线性位移假定，推导了单个块体的动力学平衡方程。利用罚函数方法和变分原理，推导了块体系统的平衡方程，研究了边界条件、初始条件的设定、DDA积分方法的稳定性和阻尼效应。通过经典算例验证了DDA算法的稳定性和正确性。　　(2)提出了可考虑大量结构面的节理岩体3D-DDARF模型建模方法。该模型充分考虑了结构面的空间分布（随机结构面或确定性结构面，贯通与非贯通节理面）及与结构面充填和粗糙度相关的其力学参数，岩体材料的非均质分布及岩体开挖。利用结构面切割算法生成块体计算模型，将结构面切割与四面体网格剖分算法结合生成基于四面体子块体的计算模型。建模中完成的关键算法包括三维随机结构面模拟算法，区域切割和块体识别算法，四面体网格剖分算法，和非均质参数赋值算法。　　(3)根据石根华的接触理论，完成了三维任意多面体的接触检索算法，将相邻块体检索算法(CGrid，NBS)与块体间详细检索算法(Direct Search，DS)结合，提高大规模块体的接触检索效率。在一般块体的详细接触检索中，只需要检索角-角、角-边、角-面、边-边四种类型，通过距离判据和有效侵入判据确定接触对，进而得到接触点和接触面信息。　　(4)提出了针对凸块体的快速直接检索算法(Fast Direct Search，FDS)，利用了凸体的几何特点，提出了基于角-面循环和边-边循环的检索方法，提出虚拟接触面(Virtual Contact Plane，VCP)概念用于缩减需要检索的角-面、边-边组合数目，利用排除算法减少接近而不接触的块体间接触搜索量，同时综合利用了时步前后的接触信息，与直接接触检索算法(Direct Search，DS)和快速公共面法(Fast Common Plane，FCP)相比，提高了接触检索的效率。　　(5)简化了接触的计算模型，保持了算法的简洁性，方便于编程处理。接触模型表示如下:第一，每个块体形成一个相邻块体链表;第二，每一对相邻块体形成一个基本接触对链表;第三，每一个接触对形成完备的接触计算信息。接触计算信息包括两个接触点，接触面（法向），沿接触面相对运动的切向方向以及接触状态。根据简化的接触计算模型，推导了求解中所需的法向约束子矩阵、切向约束子矩阵、切向摩擦力向量。同时也系统总结了开闭迭代中接触状态的判定准则。　　(6)针对岩体的裂纹萌生和扩展，从细观角度提出了基于四面体子块体的岩体破裂模型。四面体子块体为常应力常应变块体，块体之间应用黏结接触模型等效模拟连续变形，应用无拉力无嵌入的接触模型模拟非连续变形。选取合适的法向与切向破坏准则判断黏结模型的破坏，以模拟岩体从连续变形向非连续变形的转化，子块体边界黏结接触对的破坏过程也是裂纹的萌生和扩展过程。对于实验室尺度巴西圆盘劈裂的模拟验证了方案的正确性和可行性。　　(7)利用C++编程语言，从建模、计算、图形显示三方面对3D-DDARF程序进行了模块化开发，各模块之间通过文件接口连接，程序结构明晰，便于进一步的扩展开发。