随着矿山开采和地下隧道等工程建设的迅速发展,地下岩石工程越来越常见。地质构造复杂的巷道,其围岩与一般均质岩体的变形特性、力学特性和破坏特征也大不相同,其不稳定性问题则更加值得关注。因此,对深部巷道天然填充裂隙型脆性岩体的研究,有助于了解构造裂隙对岩体各方面特性有何种影响;同时利用超声无损检测手段,监测巷道实际应力条件下天然填充裂隙型岩体裂化过程中各超声参数信息变化规律,与其变形破坏过程相结合分析,能够为现场预测灾害防治提供一定的参考价值。本文通过室内试验与理论知识分析相结合的研究方法对过断层巷道天然填充裂隙型灰岩的变形和破坏机理进行了详细地分析和讨论总结。具体内容如下:（1）通过X射线衍射实验、光学显微镜观测、X射线CT扫描试验获得天然填充裂隙型灰岩的大致矿物构成和宏细观结构。通过超声波波速各向异性研究各类断层岩石初始构造缺陷对其各向异性的影响,发现天然宏观裂隙和层理初始裂纹的贯穿会导致环向纵波速度大小以及极性（波速最大方向与最小方向的夹角）分布发生明显地改变。根据细观尺度断面形貌分析和宏观CT扫描结果三维重构模型图,验证了各向异性判别内部结构的方法的可靠性。（2）运用刚性液压伺服控制实验机对天然填充裂隙型灰岩进行了常规单轴压缩、三轴压缩以及复杂路径下变形破坏力学试验,分析了不同填充裂隙结构下灰岩的力学特性和破坏情况。通过试验现象和数据结果,结合岩石力学中Hoek-Brown强度理论对该天然填充裂隙型灰岩的完整程度s和软硬程度m进行了描述、拓展讨论与表征。通过等效介质理论和Hoek-Brown强度准则计算出完整程度系数s,得出完整程度系数s与初始波速测得的初始损伤变量D的指数关系。并通过后续单轴压缩实验结果进行了拟合验证。根据s-D关系曲线定义出裂隙强度指标b0和b1,将该组天然灰岩进行了定量分类描述。定义不同天然填充型裂隙灰岩的系数m是由围压和岩石材料特性共同作用。低围压下试件中裂隙占主导作用,具有明显差异;高围压下,围压使试件特性由硬变软,差异性减小。运用裂纹特征参数B来描述岩石强度特性。通过试验结果验证了其合理性。（3）利用超声波监测系统对该灰岩破坏前、破坏中以及破坏后进行了超声波波速测量,分析其动态力学参数的变化规律。利用弹性波动力学建立了岩石受载全过程裂隙变化模型,通过岩石材料复杂程度系数,表征岩石内部裂隙分布的复杂程度。试件裂隙变化率反映了内部裂隙扩展的全过程变化情况。（4）根据矿山岩体力学部分知识提出了深部巷道应力梯度模型,分析了深部巷道围岩周围不同区域的应力状态。建立了深部巷道围岩应力梯度破坏的理论模型,从理论上解释了巷道围岩受应力梯度的影响发生结构梯度破坏。通过室内试验对巷道围岩应力梯度条件进行假设简化,以一均质砂岩为研究对象进行试验验证。根据均质砂岩试验结果,发现与提出的理论概念图较为吻合,从试验的角度说明巷道应力梯度存在的合理性。以该天然填充裂隙型灰岩为对象进行应力梯度路径试验研究总结了在过断层巷道中应力分布情况。根据各区域灰岩破坏特征可以看出,离巷道越近,由沿层理破坏、剪切破坏等一到两个破坏模式逐步变为多个混合破坏模式,岩石破坏程度越发严重。对于无层理的灰岩,应力梯度作用下不同区域围压逐渐解除导致剪切破裂角增大,变化情况与初始填充裂隙的角度无关;而含层理的灰岩若存在剪切破坏,其裂纹角度会向层理面角度靠拢。根据灰岩试验结果,结合Hoek-Brown准则中参数m的计算结果,发现离巷道越近,该区域的灰岩mn计算值越大,表明围岩的卸载变化使得岩石具有由软变硬的特性。结合H-B准则与M-C准则破裂角复合表达式、本文第四章理论破裂角表达式以及实际测量结果发现两种理论计算值与实际测量值大小接近,进一步说明本文第四章提出的灰岩理论破坏模型具有一定的合理性。临近巷道,破裂角变大的过程即是该灰岩破坏模式由三轴剪切破坏模式向竖向劈裂破坏模式转变的过程,侧面证明了应力梯度模型提出的合理性。最后根据节理岩体本构模型进行延伸讨论,结合试验数据验证,建立了适合该非均质岩石的应力梯度理论。