岩石是典型的非均匀材料，非均匀性对于其破裂及渗流过程具有显著的影响。研究岩石的非均匀性及其对于岩石破裂过程和流体渗流过程的影响具有重要的理论价值和工程意义。 数字图像处理，可以用于获得岩石结构的非均匀矿物分布等有用信息。这些信息可能是材料表面裂纹的特征、非均匀岩石的矿物组成以孔隙分布结构。虽然，数字图像处理技术已经广泛的应用到工程领域，比如医学，地理和生物工程及土木工程。但是，在用数字图像处理技术来表征岩石等材料的非均匀性以及基于此并进行破裂过程流固耦合特性的数值模拟方面，国内外研究尚且十分有限。本文借助于数字图像处理技术来表征岩石等材料的细观非均匀性，并基于此开展材料的破裂过程及其渗流过程分析，主要内容如下： (1)介绍了数字图像处理技术以及岩石和混凝土材料非均匀性表达方法的研究现状，并探讨了在数值分析中对岩石非均匀性进行表征的必要性。 (2)探讨了数字图像处理技术和岩石破坏过程分析系统RFPA的结合对岩石的破裂过程及其相关流固耦合过程进行研究的可行性和必要性。 (3)用数字图像处理技术研究非均匀性对花岗岩在单轴载荷作用下破裂过程的影响，说明花岗岩软弱区的参数(例如弹性模量)对花岗岩破坏的极限载荷有重要影响。花岗岩的软弱区以及孔隙等非均匀性特征对花岗岩在受载情况下裂纹的产生，以及裂纹的扩展起着至关重要的作用。 (4)进行基于数字图像的岩石非均匀性表征技术在流固耦合分析中的应用，探讨岩石试样在水平和垂直方向加载和施加水力梯度时，试样强度和整体渗透率的变化规律，并分析其与岩石非均匀性的关系。 (5)以沥青混凝土和花岗岩为例，用DIP-RFPA研究非均匀性对巴西实验模型破坏过程的影响。数值结果证明材料的非均匀性对测定岩石抗拉强度的经典的巴西实验中沿径向的拉应力分布有很大的影响。 此文中所提供的方法为表征材料细观非均匀性以及探讨材料非均匀性对于破裂过程及其渗流特性的影响提供了一个有效的手段。