随着地下深部资源开采，能源/废弃物地质储存等地质工程的快速发展，与流体注入有关的诱发地震活动呈现出一定的增加趋势，引起了学术界和公众的广泛关注。利用微震地球物理监测进行地下流体注入管理，评估规模较大且具有破坏性诱发地震的发生条件，进而开发相应的预测、预防技术，已成为岩石物理与能源地质领域亟待研究的科学课题。其中，在实验室尺度下，开展油气田典型岩石在压缩变形及注水条件下破坏特征的研究，对于揭示注水诱发地震的产生机制，阐明实际现场注水诱发地震的发生条件具有重要的理论意义和应用价值。　　基于以上背景，本文的主要科学问题是不同水力条件下储层及其围岩的变形破坏机制与微震响应。重点研究不同水力条件对岩石断层成核和裂纹扩展规律的影响，以及伴随着的岩石物性变化。室内研究中主要利用声发射技术，监测储层岩石在三轴压缩破坏及水压致裂实验中的声发射活动特征。相对花岗岩、页岩和高渗砂岩，与致密砂岩相关的注水破坏机制的研究较少，因此本文选择采自四川盆地下沙溪庙组的致密砂岩为主要研究对象，围绕以上科学问题，开展了以下几项研究:　　(1)研究了致密砂岩分别在静水及偏应力条件下波速各向异性特征的演化规律，揭示了层理面对各向异性演化规律的影响机制。利用超声波测速技术，监测三个不同层理方向（相对轴向应力）砂岩在三轴压缩变形过程中的波速变化情况。通过最小二乘拟合方法确定各应力状态下的Thomsen各向异性参数，同时计算出对称轴的方向。通过对比不同层理方向岩石的实验结果发现:在静水条件下，围压对砂岩各向异性特征的影响与层理方向无关;偏应力的增加改变了岩石的各项异性参数及对称轴的方向，其演化规律受层理方向的控制。　　(2)研究了流体注入及孔隙压力扩散对波传播特性的影响规律，揭示了注入过程中流体前缘的运移扩散机制。通过超声波测速方法，监测注水过程中岩石各方向波速的变化情况，然后将(1)计算得到的各向异性参数，作为波速层析成像初始模型的输入参数，根据波速的变化反演孔隙流体的运移过程。实验结果发现:在致密砂岩中，流体前缘以平面方式逐级推移;流体注入引起的岩石等效饱和度在70％～80％之间;孔隙流体压力的扩散会进一步增加岩石的饱和度。　　(3)研究了不同饱和条件对致密砂岩三轴压缩变形破坏的影响规律，揭示孔隙流体分布对岩石裂纹萌生及扩展的影响机制。基于(2)的波速反演结果，得到不同饱和条件下岩石的流体分布特征，然后利用声发射定位技术，监测砂岩在三轴压缩破坏过程中的声发射活动特征。实验结果发现:不同饱和条件对岩石的压缩变形、断层成核过程及破裂面的几何形态均具有明显的控制作用。　　(4)研究了不同层理方向的致密砂岩在水压致裂过程中裂纹的扩展规律，揭示流体运移扩散对岩石断层成核及裂纹扩展规律的影响机制。利用超声波测速技术，通过(1)和(2)建立的方法监测临界应力状态下的岩石在水压致裂实验中流体的运移分布特征，同时利用声发射定位技术监测压裂过程中的声发射活动特征。实验结果发现:在水压致裂过程中，裂纹的扩展延伸存在优势通道;流体运移扩散与微裂纹的扩展相互促进，即流体的运移扩散会引起微破裂活动，微裂纹的产生进一步促进了流体流动。　　根据以上实验结果，在准确评估岩石孔隙内流体分布特征的基础上，研究发现水力条件对岩石变形破坏及裂纹扩展规律具有重要的影响。当流体在岩石孔隙内具有不均匀的分布特征时，含水区域内流体流动与微裂纹扩展具有相互促进的关系。而岩石最终剪切破坏前的微破裂活动主要发生在流体前缘的干燥及部分饱和区域，同时伴随着大量具有高能量的声发射活动。该结果对于解释地下流体注入诱发地震的发生机制及利用微震活动进行地下流体注入管理评估具有一定的应用价值，有利于提升地下流体注入场地的力学稳定性的评估能力，建立安全的地下流体注入操作管理指南。此外，研究致密砂岩在压裂过程中的裂纹扩展规律及渗透特性，可为致密砂岩气的开采提供室内实验数据，对于致密气高效开发具有一定的指导意义。