高压注水不仅可引起岩石裂纹扩展发生微震,也可能激活注水井点附近的断层并诱发大的地震,比如2017年韩国平昌地热能开采注水诱发Mw 5.4级地震,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。因此,探明注水诱发地震机制具有重要的科学价值和工程意义。本文从岩石力学角度,系统总结了现有的诱发地震机制,并针对岩石非均质性、周期性注水方式和断层物质（断层泥矿物）及几何结构对断层滑动特征的影响机制,开展了试验和数值模拟研究。本文开展的主要研究工作如下:（1）利用CT扫描技术、图像处理技术和COMSOL数值软件构建了岩体与断层的非均质数值模型,实现了岩体非均匀性和岩石矿物、孔隙和裂隙分布的透明化表征。通过与均质模型试验结果的对比,确定了非均质岩石单元微尺度参数。建立了基于COMSOL的岩石损伤方程,对比分析了非均质模型和均质模型中孔隙水压力对断层滑动特征的影响规律。（2）自主研发了可承受高孔隙水压力的加载密封舱,并搭建了注水诱发地震试验平台,开展了周期性注水诱发地震试验研究,并基于与试验结果验证后的COMSOL数值模型进行了断层周边岩石损伤分析。揭示了不同循环注水工况下断层滑动后应力降变化机制,分析了周期性注水诱发地震能量及震级随注水循环次数的变化规律,探究了断层周边岩石渗透率及注水速率对断层滑动特征的影响机理,研究了周期性注水条件下断层滑动后其周边岩石损伤特性,并提出了诱发地震的控制措施。（3）通过开展室内试验,研究了断层物质（断层泥矿物成分）对注水诱发地震断层滑动特征的影响机制,分析了不同注水工况下断层摩擦强度并探究了其随断层物质的变化规律,探明了断层滑动后应力降随断层矿物成分的演化机制,进而明确了断层物质对周期性注水断层滑动特征的影响规律。基于与试验结果验证后的COMSOL数值模型,分析了不同断层物质下断层周边岩石损伤特性,并探讨了注水工况下不同交叉角度断层、拐折断层、共线不连续断层和复杂雁列断层周边岩石的变形破坏行为。本文研究表明:（1）岩石非均质性对注水诱发地震有显著影响。在均质模型中,随着孔隙水压力的增加,断层失稳滑动提前,次生损伤面积增大,非稳滑动概率增大。与均质数值模型相比,非均质模型中断层具有失稳滑动提早发生、地震活动概率较高、次生损伤面积较大等特征。此外,断层滑动过程中断层两端也会产生次生损伤。随着滑动位移增加,次生损伤区面积增大,且次生损伤增加速率随滑移速度的增大而增大。（2）周期性注水可以控制诱发地震震级与能量。在相同的注水速率和同等注水量条件下,周期性注水将一次应力降分解为多次小应力降,且应力降的最大值随着循环次数的增加而减小。周期性注水诱发地震总能量随着循环次数的增加而减小,诱发地震最高震级也随着循环次数的增加而减小。岩石渗透率影响周期性注水控制诱发地震震级的效果,岩石渗透率越低,周期性注水对大震级诱发地震削弱能力越强。周期性注水可有效降低断层周边岩石损伤,相较于无注水工况,持续性注水增加了断层周边岩石变形破坏区域;而循环注水降低了断层周边岩石变形破坏程度,且降低幅度随着循环次数增加而增加。（3）断层物质影响断层摩擦强度与注水诱发滑动特征。断层应力降随着断层中石英砂含量增加而增加,随着断层中蒙脱石含量增加而减少。低摩擦强度的蒙脱石有助于断层发生稳定滑动,并可以通过阻塞断层周围岩石颗粒孔隙降低断层渗透率,从而降低地震总能量,并提高周期性注水诱发地震总能量降低幅度。断层物质仅影响周边岩石变形破坏区域大小,断层几何结构决定注水断层滑动后产生的断层周边岩石损伤区位置及大小。平直断层周边岩石破坏主要发生在活动盘断层端部;交叉断层周边岩石的破坏主要发生在断层相交部位和次断层端部,交叉断层周边岩石的变形破坏的声发射个数随着断层交叉角度的变形趋势呈现W型,当交叉角度为45°时,交叉断层周边岩石破坏程度最低。拐折断层、共线不连续断层和雁列断层周边岩石破坏集中发生在复合断层应力集中区域。