黏土岩作为我国高放废物处置库预选围岩之一，其力学特性及本构模型研究具有非常重要的意义。本文以塔木素深部黏土岩作为研究对象，首先通过点荷载拉张变形、单轴压缩变形、不同围压压缩变形及微观变形三维CT扫描等宏细观试验，研究了塔木素深部黏土岩的力学强度特性及损伤破坏特征，并提出一种修正的非线性Mohr-Coulomb强度准则对黏土岩强度进行评估；其次，基于该修正准则建立了考虑损伤阈值的塔木素深部黏土岩统计损伤本构模型，并分析了黏土岩损伤演化规律；此外，还通过建立的基于统计损伤本构模型的脆性评价新方法对黏土岩的脆性特征进行了评价。主要研究成果有以下几个方面：
　　(1)对塔木素深部黏土岩开展宏细观试验，结果表明：塔木素黏土岩垂直于层理方向抗拉和抗压强度均大于平行于层理方向，200～800m深度范围内点荷载强度各向异性指数为2.57～1.34，随着深度的增大，黏土岩各向异性特征减弱；500m深度范围，塔木素黏土岩单轴抗压强度约为38.20MPa，随围压的增大，黏土岩强度及变形模量增大，且塑性变形更为显著而峰后应力跌落速率降低，表现为从单轴及低围压下的脆性破坏向高围压下的延性破坏转变，损伤破坏后，黏土岩内部孔隙率增大且大孔径孔隙体积占比增大并占据主导。
　　(2)提出一种修正的非线性Mohr-Coulomb强度准则对黏土岩强度进行评估，结果表明：内摩擦角与围压的关系满足指数函数关系，该函数关系能够反映岩石强度的非线性特征；基于内摩擦角与围压关系的修正非线性Mohr-Coulomb强度准则具有较好的非线性能力，其适用性良好，能够更为准确的反映塔木素黏土岩强度与围压的关系。
　　(3)建立了塔木素深部黏土岩统计损伤本构模型，结果表明：基于修正非线性Mohr-Coulomb强度准则并考虑损伤阈值的黏土岩统计损伤本构模型能较好的模拟塔木素深部黏土岩三轴压缩应力-应变全过程曲线；三轴压缩下，塔木素深部黏土岩受荷初期处于线弹性阶段，损伤变量恒为0，随轴向应力的增大，黏土岩从裂纹开始萌生到完全破坏，损伤演化速率先变大后减小，且围压越大损伤速率越小，最终损伤变量趋于1。
　　(4)建立基于统计损伤本构模型的脆性评价新方法对黏土岩的脆性特征进行评价，结果表明：本文建立的脆性指标具有较好的适用性，能有效合理地表征岩石的脆性特征；随围压的增大，塔木素深部黏土岩脆性指数减小，围压的存在抑制了黏土岩损伤的发展，围压越大，黏土岩脆性程度减弱，塑性增强。