随着我国基础设施与资源开发利用工程逐渐向更深部发展,热-水-力耦合问题或者部分耦合问题成为工程实际中面临的重要研究课题。由于热-水-力耦合问题本身的复杂性,目前的研究依旧无法完全从机理角度对热-水-力耦合问题作出合理的预测。在总结已有的研究成果基础上,从微裂纹模型出发,结合最大周向应力理论,建立了热-水-力耦合状态下的微裂纹扩展贯通模型;区别于传统的唯象学的方法,在微裂纹扩展贯通机制模型的基础上,通过合理的优化,直接从微裂纹角度推导岩石的热-水-力耦合本构模型。为进一步验证理论模型的正确性,通过开展室内热-力耦合试验和热-水-力耦合试验,充分研究高温热处理、孔隙水压力以及不同围压对岩石力学性质及破坏模式的影响,与此同时开展的偏光显微镜切片观察试验,更是直接观察岩石微裂纹的初始分布状态。并通过具体的应力应变数据对微裂纹本构模型进行验证。研究结果表明:(1)通过对微裂纹扩展滑移模型的研究,提出了合理的微裂纹扩展模型,在重点突出微裂纹扩展方向与最大主应力方向平行的基础上,推导了微裂纹扩展长度与有效围压的理论解析式。通过理论分析发现,有效围压的升高会明显抑制微裂纹的扩展过程。(2)综合考虑脆性岩石的热-水-力耦合过程时,围压的升高会使岩石的破坏模式逐步从劈裂破坏为主向剪切破坏为主过渡,高温热处理时需要同时考虑岩石微裂纹的闭合效应和变形不协调效应,总体而言,当热处理温度较高时,岩石的破坏模式趋向于剪切破坏,但是孔隙水压力的增大会减缓这一过程,并且随着温度的升高,孔隙水压力对有效围压的影响会更加明显。(3)引入自然应变的概念,推导并建立微裂纹压密段的本构模型,并且进一步将线弹性阶段的本构模型和微裂纹压密段的本构模型进行了统一;通过对微裂纹稳定扩展阶段进行一定的简化,建立环向应变的应力应变本构,并且在微裂纹贯通区模型的基础上,进一步推导了不同加载方式的应力应变本构模型。(4)随着热处理温度的升高,其微裂纹性质的改变受制于变形不协调和热应力闭合效应的两方面影响。当热处理温度相对较低时,岩石的力学特性有可能出现略微的提升。随着热处理温度的进一步升高,其变形不协调的效应逐步占据主导地位,并且微裂纹的萌生呈现出各向同性特点。随着热处理温度的升高,岩石的力学特性首先有略微的提升,随着热处理温度的继续升高,花岗岩试样力学性质开始出现较为明显的劣化,与此同时围压存在有抑制岩石劣化的特性,孔隙水压力的升高有加速劣化的趋势。(5)热处理温度升高、围压增加可以增加岩石的延性,孔隙水压力增大是增大岩石脆性的一个重要因素,但是从塑性应变而言,其值的量级较小,易受设备误差影响,总体呈现弱规律性。(6)将遗传算法应用到岩石热-水-力耦合作用下的本构模型验证中,从模拟结果可以明显的发现,建立的脆性岩石本构模型可以较好的表达岩石的应力应变全过程,并且精度较高。(7)通过具体的算例验证,验证裂纹模型在解释岩石热-水-力耦合问题的适用性。对于反翼裂纹问题,主要是由应力集中导致,当有效围压增加时,反翼裂纹逐渐在岩石破坏中占重要作用。岩体的承载力的下降主要与微裂纹的剪切滑移有关,并且岩石的扩容应力可认为是岩石的长期强度。在一定加载条件下,应力应变曲线会表现出一定的波动性,此结果与微裂纹的不稳定扩展阶段的应力应变本构模型分析结果相一致。