随着“西电东送”等战略的实施,锦屏一级、锦屏二级、小湾、溪洛渡和白鹤滩等一大批大型或特大型水利水电工程在我国西部高山峡谷地区兴建,这些工程均需进行深埋地下厂房或超长隧洞的开挖。深埋洞室开挖强卸荷引起围岩应力场急剧调整,将会产生片板状剥落、V形楔体剥落、分区破裂化(分层断裂)及剧烈岩爆等一系列断裂破坏现象,影响围岩稳定和施工安全。因此,针对深部地下洞室开挖引起的围岩开裂机制和空间分布特征开展深入研究,对深部岩体工程中的围岩稳定与变形控制方面具有重要的理论意义和实用价值。论文采用理论分析、数值计算和工程验证相结合的综合方法,对深埋地下隧洞开挖过程爆破荷载和开挖瞬态卸荷耦合作用引起的开裂模式、开裂判据、开裂分布特征及影响因素等具体问题开展系统研究,论文的主要内容和研究成果如下：基于双向受压条件下裂纹应力强度因子、断裂韧度、复合裂纹开裂判据的分析,研究了深埋洞室开挖卸荷条件下围岩的开裂模式、开裂判据及破坏准则。研究结果表明深埋洞室准静态条件开挖卸荷引起的围岩开裂机制主要为压剪条件下的裂纹起裂和扩展。研究了爆炸荷载和开挖卸荷耦合作用引起的围岩开裂机制和开裂模式,建立了爆炸荷载和开挖卸荷耦合作用下的围岩开裂计算模型。利用动力有限单元软件ANSYS/LS-DYNA分析了深埋地下洞室开挖引起的围岩应力动态调整过程,结果表明深埋地下洞室开挖瞬态卸荷在围岩产生附加动拉应力。开挖瞬态卸荷引起围岩的开裂表现为两种机制,其一为开挖边界径向瞬间卸载引起的张开型断裂,其二围岩应力瞬态调整引起的拉剪或压剪型断裂。分别对准静态和瞬态卸荷引起的围岩开裂影响因素进行探讨,分析了不同影响条件下的围岩开裂分布特征。岩体开挖荷载瞬态引起的围岩开裂范围及开裂分布特征与卸荷持续时间、应力路径、初始裂纹长度、裂纹倾角及分布等因素相关。研究表明卸荷持续时间越短,开挖卸荷引起的围岩开裂范围越大；围岩开裂深度及范围随侧压力系数的增加而增大,且开裂区域近似成V型；初始裂纹长度越大,围岩开裂深度及范围也越大；裂纹倾角不同,围岩最大开裂深度及区域范围不同。利用岩石破裂过程分析系统(RFPA2D)对加载和卸载条件下围岩开裂破坏过程进行了数值模拟,揭示了深埋洞室开挖引起围岩开裂的孕育与演化规律。研究结果表明,加载和卸载引起的裂纹起裂、扩展具有显著区别,加载条件下裂纹扩张方向趋近垂平行于加载方向,卸载情况下裂纹扩展更趋近于平行开挖临空面方向。结合锦屏一级、锦屏二级及瀑布沟等水电站地下厂房开挖,采用数值模拟方法研究了开挖瞬态卸荷引起的围岩应力变化过程及其对厂房顶拱、岩锚梁及高边墙的影响,确定了深埋地下厂房开挖卸荷引起的围岩开裂分布特征。通过不同开挖顺序下围岩开裂数值计算结果的比较,提出了地下厂房开挖程序的优化措施。