岩石破裂是地质体一切行为的根源,例如地震发生时大地物性变化、矿井突水灾害、滑坡等,了解岩石破裂的机制后,我们可以有效预报这些地质灾害以及用于研究页岩油、页岩气等能源的开采。然而,深部地层人不可进入,采用岩石力学试验机模拟地下环境进行实验研究是唯一可行的手段。现有的岩石力学试验机只能通过加载,获得岩石应力-应变等宏观力学特性,对其内部裂纹的发生和发展以及水气在缝隙中的运移无法观测。试验机的刚度不足,在对岩石加载的同时,试验机弹性变形,在破裂发生时,即使作动器停止加载,仍有弹性载荷施加在岩石上,导致实验失败。本论文所研制的可旋转的岩石力学试验机,配合工业CT以及计算机图像重构技术,来获得岩石在模拟地下环境中被压裂微观特性,即裂纹的产生和发展变化趋势。论文综合考虑精密旋转方式、加载频率响应、射线的易穿透性等因素设计了可旋转岩石力学试验机方案,着重研究了试验机系统的刚性的影响。讨论了旋转方式、驱动方式、反力架支撑技术的可行性。重点分析了影响岩石力学试验机刚度的因素,提出了针对性旋转结构、高刚度结构设计解决措施,并对不同方案框架结构进行了三维建模和有限元仿真分析及实验比较,选择最优方案。论文完成了以下主要工作:为了实现精密旋转控制,水平360°CT扫描,创新性的将压力室外壁作为试验机反力架一部分,实现了整机旋转方案;实现了金属内衬与碳纤维复合材料制造试验机压力室,提高了试验机的系统刚度,保证了整机旋转方案的可行性;分析了试验机系统刚度对液压加载系统响应特性的影响,对可旋转岩石力学试验机进行组装调试,比较了几种压力室方案系统刚度。实现了三轴压力室的旋转、轴向加载、围压加载;进行了岩石试验机系统刚度试验,验证了所设计的试验机刚度符合要求。最终,完成了高刚度可旋转岩石力学实验机研制。