裂隙岩体的水力学特性会对岩土工程活动产生重要影响,在水利水电、油气矿产资源开采、核废料储存、地热资源开发以及地下空间利用等大型岩土工程建设中,对裂隙岩体的渗流特性描述、渗流过程的模拟以及渗控效果的评估等技术问题是工程设计及性能评价的一个十分重要指标。传统对裂隙岩体渗流特性的研究是基于平行板模型导出的立方定律,然而由于赋存环境和岩体变形的耦合作用,使得裂隙岩体中的流体流动具有显著的非线性特征,其推广应用也受到了限制。本文以裂隙岩体为主要研究的对象,以揭示裂隙岩体非线性渗透特性为主要研究目标,提出用裂隙表面形貌和裂隙开度来表征裂隙岩体渗透规律,用理论与试验相结合的方法开展了高围压作用下花岗岩粗糙裂隙的非线性渗流试验。分析试验结果,主要研究成果如下:(1)通过高精度三维激光扫描试验,获取表征裂隙表面形貌特征的统计参数,研究分析了花岗岩粗糙裂隙的表面形貌分布特征,试验结果表明:可以用正态分布来描述裂隙表面起伏程度。(2)基于法向压缩变形过程中裂隙面初始开度分布规律,推导出裂隙在法向荷载作用下的水力开度b_h模型以及临界雷诺数Re?计算模型。两种模型用以揭示在变形过程中,水力开度和临界雷诺数与裂隙表面形貌、开度分布等因素的内在联系,并验证了模型的合理性。(3)开展了不同粗糙起伏程度和开度状态下的花岗岩裂隙非线性渗流-应力特性试验,试验结果表明:Forchheimer方程所拟合出的裂隙?P~Q曲线表现出显著的非线性特征,能较好地描述试验中裂隙岩石的非线性渗流现象;水力开度b_h模型能够反映出裂隙岩体在高围压下的水力开度随着法向荷载σ_n增加而递减的变化规律,临界雷诺数Re?模型则能够反映临界雷诺数随法向荷载σ_n的增加而逐渐减小的变化趋势。