中国西部地区,长大隧道多,埋深大,常具有高地应力、高地温、穿越层状岩体等特点。在这样的环境中开挖隧道往往会对隧道围岩变形破坏产生强烈的影响,对隧道及地下工程的安全造成巨大的威胁,研究不同温度作用下层状岩体各向异性力学特性以及建立本构关系极其重要。本文通过开展层状砂岩高温常规三轴压缩试验、高温常规三轴卸荷试验、声发射测试、电镜扫描、声波测试、X衍射等一系列试验,从宏观和微观两个角度研究热力作用下层状砂岩各向异性的力学特性,在此基础上,提出热力作用下层状砂岩各向异性的本构模型。取得了以下主要成果:（1）声波在层状砂岩中的传播速率随着角度的增大整体呈现线性递减,表明声波在层状砂岩中的传播具有各向异性。（2）砂岩破坏过程经历了压密阶段、弹性阶段、微裂纹扩展阶段、裂纹加速扩展阶段、应力跌落阶段和残余强度阶段。在温度20¹20℃范围内,岩样表现出明显的脆性破坏;温度150℃时,岩样表现出一定的塑性破坏特征,呈现脆-塑性破坏。（3）随着岩石层理角度的增大,砂岩弹性模量呈现减小的趋势;泊松比呈现先减小后增大趋势;起裂应力、扩容应力和峰值应力呈现先减小后增大的趋势。随着温度的升高,砂岩弹性模量呈现先增大后减小的趋势;泊松比呈现先减小后增大的趋势;砂岩起裂应力、扩容应力和峰值应力在温度20℃¹20℃范围内整体呈现弱增长的趋势,温度150℃时大幅度减小,推断温度120¹50℃之间存在一个临界温度值,使得砂岩力学性质发生突变。（4）砂岩的各向异性程度属于低级各向异性,温度20℃¹20℃,砂岩的各向异性度随温度变化不大,而温度120℃¹50℃,随着温度的升高,砂岩的各向异性度有所提高。（5）温度20¹20℃范围内,声发射振铃计数、能量以及累计振铃计数、累计能量随着温度升高而增大;温度120¹50℃时,随温度的升高而降低。声发射累计能量和累计振铃计数随着角度的增大呈现先减小后增大的趋势。（6）温度20¹20℃时,岩样主要受层理角度或砂岩基质体的控制,以剪切破坏为主,120℃时,个别岩样外形鼓胀,局部表现出了张性破坏,温度150℃时,主要受温度控制,岩样外形鼓胀明显,以张拉破坏为主。岩样破坏随温度的升高由剪切破坏向张拉破坏过渡。层状砂岩的破坏模式具有明显的倾角效应,角度0°、45°、60°、90°时,岩样主要发生斜交层理面的剪切破坏;角度30°时,岩样主要发生沿着层理面的剪切破坏,而且角度30°时岩样的强度最低,表明角度30°是该砂岩力学特性、强度特征和破裂模式最不利角度。（7）由于卸载围压会削弱对岩石的侧向约束,高温三轴卸荷试验应力-应变曲线持续的时间要短,曲线提前偏离直线段进入裂纹扩展阶段,砂岩弹性模量大于三轴压缩试验,峰值应力小于三轴压缩试验,σ_ci/σ_f、σ_cd/σ_f的比值均比高温三轴压缩试验的大。砂岩各向异性度和各向异性参数均大于三轴压缩试验,表明卸载围压能增强砂岩的各向异性;声发射活跃程度和能量释放程度明显高于高温三轴试验,而且卸荷试验岩样破坏时,外形鼓胀较小,产生的拉裂缝数量较少。（8）砂岩含有的大量方解石、伊利石是组成矿物颗粒之间钙质胶结和黏土胶结的重要成分,当温度升高至一定程度,胶结内部结构会发生变化,胶结作用降低,甚至矿物颗粒与胶结物脱离,从而造成砂岩强度降低,破坏模式发生变化。（9）通过电镜扫描分析,温度20⁹0℃,岩样断口的微观形式主要为沿晶断裂和切晶断裂,其岩样断口微观破裂形式为剪切破坏;温度120¹50℃,岩样断口的微观形式主要为撕裂断口、穿晶断裂和解理断裂,其岩样断口微观破裂形式为张拉破坏或张剪复合型破坏,对比三轴试验和卸荷试验岩样断口照片,卸荷试验岩样断口总体比较粗糙,而且岩粉和矿物碎片较多。（10）假设岩石内部的微元体强度k服从三参量Weibull分布,引入层状岩体强度准则作为岩石微元体破坏判据,从而建立了考虑温度和角度效应的热力作用下层状砂岩统计损伤演化方程;根据应变等价理论和有效应力原理,并引入损伤变量修正系数δ,从而建立了考虑温度和角度效应的热力作用下层状砂岩统计损伤本构模型。依据高温三轴压缩试验的结果对本构模型进行验证,结果表明,该本构模型对岩石的应力-应变曲线的拟合程度较好,能有效地反映岩石的应力-应变全过程特征,理论曲线中的岩石峰值应力、峰值应变及残余强度值与试验值基本一致。