众所周知，深部巷道围岩常处于极其复杂的应力状态下，巷道围岩的的变形破裂时空演化规律直接影响到支护与工程稳定，而当今的实验研究中，因巷道围岩内部的变形破裂模式无法直视，以至围岩的变形破裂、内部裂隙的时空演化等基本问题并不完全清楚。因此，探索研究一种透明岩体材料用来解决巷道围岩中内部变形破裂不可视的问题势在必行，对于深入揭示深部巷道围岩破裂的时空演化机理和建立更加合理的本构模型及强度准则具有重要的理论意义，同时，对解决深部工程中诸如破裂围岩的加固时机与加固范围等稳定控制及因围岩破裂导致的工程灾害的时空预测问题亦有着十分重要的实用价值。本文依托国家自然科学基金项目“深部岩体破裂时空演化机理的透明岩体实验研究”（No.51174197）和国家重点基础研究发展计划973项目“深部复合地层围岩与TBM的相互作用机理及安全控制”（No.2014CB046905），在总结前人研究透明岩土体相似材料制作方法经验基础上，以软岩为相似原型材料，通过对透明岩体相似材料的选取、配比实验等，配制出了透明软岩相似材料。然后，对制备试样分别进行单轴实验（圆柱体、立方体）、直剪实验、三轴实验以及小型巷道模型实验，来测试透明岩体的基本力学性质，借助导师自行研制的数字照相量测技术，初步研究分析了透明岩体试样内部变形破裂的时空演化规律。得到的主要结论如下：（1）总结前人经验和自己实验探索发现：在所选的实验方案中，只有骨料为粒径200-300目的硅胶粉与胶结料为矿物油（液体石蜡与正十三烷质量比为1:0.835）时，制作试样的透明度最好。（2）通过实验研究分析，发现透明岩体相似材料的两大关键点—透明度与强度相似性的重要影响因素，其中，透明度取决于四个方面：①硅胶粉与矿物油的折射率的匹配程度；②抽真空时混合硅胶溶液中气体含量；③硅粉和矿物油的纯度和透明度；④加卸载速率。而强度除实验中人为因素外，主要与固结应力和固结强度有关，具体关系为：相同固结时间时随着固结应力的增大，透明岩体相似材料的强度增大；在相同固结应力下，固结时间越长，透明岩体相似材料的强度越大，但固结时间超过10天时，透明岩体相似材料的力学性质基本上不再变化。（3）采用圆柱体试样，分别进行了单轴压缩、直剪实验和三轴实验，透明岩体相似材料的基本的力学实验，结果表明，本文研制的透明岩体相似材料的强度、弹性模量、密度、内摩擦角、粘聚力最大值分别为0.36MPa、23.7MPa、1.11g/cm3、7.56°、22.03kpa。（4）采用研制的透明岩体相似材料，进行了小型试件的单轴压缩数字照相变形观测实验应用研究，分析了透明立方体（100mm×100mm×100mm）岩体试样单轴压缩下的变形破裂规律，以及在巷道（100mm×100mm×100mm）开挖、稳压、加压、卸压过程中巷道围岩的变形破裂时空演化规律，结果表明：透明岩体立方体试样单轴压缩下的应力—应变曲线峰后表现出明显的应变软化阶段，试样中心、顶端、两侧、底端的变形区别较大。巷道的开挖、稳压、加压、卸压过程对围岩的应力和变形破裂影响较大。（5）基于物理实验测试结果，采用颗粒流软件PFC3D，细观分析了透明岩体的变形特点与规律：透明岩体相似材料的塑性变形明显，裂纹主要是拉伸裂纹和剪切裂纹；巷道围岩某一剖面上的变形演化过程具有明显的对称性，最终巷道围岩的破裂模式具有明显的区域性特点。（6）通过将研制的透明岩体试样与模拟软岩的普通相似材料和典型软岩（泥岩）的基本物理力学性质进行对比分析，发现本文中研制的透明岩体相似材料可以通过相似比来模拟深部巷道的软岩。