水力压裂技术在油气开采中被广泛应用,岩体中天然洞室大量存在,洞室会改变地层中应力的分布,影响水力裂缝的起裂形态及扩展路径。但目前对缝洞相互作用领域的研究较少,为此本文引入洞室尺寸、洞室方位角、地应力比三个研究变量,分别通过室内实验、数值计算和理论分析等手段对该问题进行系统性的研究。旨在探究洞室对水力裂缝影响的规律及内在机理,提高含洞室岩层中水力压裂增产效率。本文首先使用类岩石试块进行室内水力压裂实验,实验采用真三轴水力压裂实验系统进行加载,同时利用声发射设备监测压裂过程,实验后整理归纳关键数据并总结规律。而后基于扩展有限元方法建立水力压裂计算模型,模拟实验工况,得到水力裂缝起裂和扩展过程中的应力状态及裂缝路径,与实验规律相互印证。最终基于断裂力学及弹性力学理论,分析洞室对水力裂缝起裂及扩展影响机理,得出结论如下:1、既有洞室影响水力裂缝起裂位置,地应力差减小以及洞室尺寸增大,使水力裂缝偏离最大地应力方向起裂概率增加。2、水力裂缝的初始起裂压力主要受地应力差、水力裂缝起裂方向与最大地应力方向夹角两者影响,起裂压力随前者增加而减小,随后者增加而增大。3、岩体中最大地应力和既有洞室周围拉应力区同时对水力裂缝裂尖产生诱导作用,水力裂缝在两者之间选择扩展路径。4、多个洞室的压应力区接近后相互叠加,叠加区域内最大压应力值随洞室尺寸增大以及洞室间距离减小而增大,压应力区不利于张拉裂缝的扩展,水力裂缝倾向于绕过该区域继续扩展。5、当岩层中地应力差较小时,既有洞室周围以压应力为主,扩展至洞室附近的水力裂缝较难穿透洞室;随地应力差增加,既有洞室周围拉应力区范围及最大拉应力值增加,扩展至洞室附近的水力裂缝更易穿透洞室。