天然均质岩石由造岩矿物按一定规律组合形成,自然界中存在着多种不同类型的岩石。由于受到复杂地质活动,多种岩石会形成软硬互层的非均质岩体,这类岩体由于存在不同倾角的软硬互层,其力学性质与均质岩石相比有明显区别。天然均质岩石的力学性质与其造岩矿物有关,而非均质岩体的力学性质除其组成的岩石有关,还与层理面、层理倾角和软弱层性质密切相关。由于对非均质岩体力学性质认识不足,工程活动中常常发生各种灾害,严重制约着工程建设进度和安全。为了充分认识非均质岩体的力学特性,本文采用离散元数值模拟方法,首先研究了均质岩石的力学特性;在此基础上,考虑层理分布分析了不同条件下非均质复合岩体的力学特性;并提出了非均质岩体的人工制样技术,成功制备了非均质岩体试样,并开展了相应力学特性的室内试验。主要成果如下:（1）基于Matdem离散元数值模拟软件建立了能够反映天然岩石宏观力学性质的数值模型,以天然均质砂岩为例,采用离散元数值模拟方法系统研究了天然均质岩石在单轴压缩破坏过程中的力学、热力学及损伤演化规律,并开展了天然均质岩石的红外热成像试验,明确了天然均质岩石承载过程中的微结构损伤演化规律。（2）考虑到自然界中非均质岩体的复杂性,提出了6类不同的非均质岩体形式,采用离散元数值模拟方法系统研究了6类非均质岩体的单轴压缩应力应变变化特征,讨论了不同因素对应力应变关系的影响规律;同时分析了非均质岩体的压缩强度特征以及裂隙扩展规律,讨论了层状复合岩体单轴压缩条件下的细观破坏机制。（3）采用普通硅酸盐水泥、熟石膏、石英砂等相似材料,通过配比试验制备了6种不同的非均质岩体,并制作成室内试验标准试样。开展了非均质岩体的单轴、三轴压缩试验、巴西劈裂试验,明确不同类型非均质岩体的基本力学特性;同时使用红外热成像仪、声发射检测对试样破坏过程进行监测,分析了试样的强度、变形、热力学、声发射特征,阐明了非均质复合岩体的破坏机理。