层状岩体在地球表面分布十分广泛,是许多基础设施建设和资源开发项目的载体。随着实际工程建设规模越来越大、资源开采深度越来越深,对岩体基本物理力学特性的研究就显得越来越重要。层状岩体作为一种复杂的横观各向同性材料,开展其力学行为及破坏模式的研究对于保证岩体工程安全、提高深地资源开采效率都具有重要的学术意义和实用价值。本文以层状岩体为研究对象,采用室内试验和数值模拟分析相结合的方法,对层状岩体在单轴压缩和直剪试验中的力学特性和破坏模式及水力压裂中裂纹扩展和应力阴影效应开展研究,主要研究内容和成果如下:（1）结合现有层状岩体模拟试验试样制作方法的优点,提出一种新的制样方法,即以水泥砂浆来模拟基岩材料,以环氧树脂类胶凝材料为粘结剂,通过浇筑、拼装、粘贴、切割、打磨、成型等工序,制作出基岩和层理力学特性均可控的层状类岩体试样,用以开展层状类岩体单轴压缩及直剪室内试验研究。单轴压缩试验结果表明,层状类岩体试样的弹性模量和峰值强度都随着层理倾角的增大而呈现先降低后增大的U型变化规律,符合实际天然层状岩体的变形和强度特征。直剪试验结果表明,随着层理倾角的增大,层状类岩体的抗剪强度指标呈现先增大、后减小、再增大的变化趋势,在30°左右取极大值,在60°左右取极小值;层理间距对其剪切特性的影响较小;层理粘接强度的提高会增强试样的抗剪强度。（2）归纳总结了颗粒流离散元中现有对层理的建模方法,在此基础上提出改进后的层理建模方法,克服了传统方法中层理处先天和后期加载过程中出现的刚性颗粒“越位”缺陷,同时保证层理上下层基岩体颗粒充分接触。通过开展层状岩体单轴压缩数值模拟中宏细观参数的敏感性分析,提出一套针对层状岩体数值模型的宏细观参数标定方法。以层理倾角β=90°时的试样标定基岩体细观参数,引入细观层理厚度d_sj,可同时保证对层理倾角β=0°和90°时层状岩体试样强度特性的模拟。以Boryeong页岩的宏观参数作为标定对象,并与试验结果及相关文献的模拟结果进行对比,证明采用本文提出的宏细观参数标定方法所得到的细观参数能更好地模拟层状岩体的力学特性。（3）利用颗粒流离散元数值模拟方法的优势,开展一系列单轴压缩及直剪数值试验,分析不同层理条件下数值试样在加载过程中的细观颗粒速度矢量分布、细观颗粒接触力分布、细观微裂纹发展及宏观裂纹扩展演化规律,探究不同层理条件下层状岩体的物理力学特性及破裂机理。随着层理倾角的增大,层状岩体试样的单轴压缩破坏模式依次为沿基岩的张拉破坏、沿基岩张拉和沿层理剪切滑移的混合破坏、沿层理的剪切滑移破坏、沿层理方向的张拉破坏四种,层状岩体的直剪破坏模式随层理倾角的变化主要可以归纳为以下四种:β=0°时完全沿层理的滑移剪切破裂;β=15°³0°时试样内层理及基岩体同时发生破裂,随后只发生基岩内的剪断破坏,并逐步在预设剪切面处形成贯通破裂面;β=45°⁷5°时,试样在已破裂的层理两端发生垂直于层理方向的基岩破裂,在试样中部形成剪切破坏区域;β=90°时为完全沿基岩的剪断破裂。数值试验的结果与室内试验结果基本吻合。层理间距的增大及层理强度的增强会抑制层状岩体试样在直剪过程中形成剪切破坏区域。（4）改进已有的颗粒流离散元流固耦合计算原理,建立层状岩体水力压裂数值模型。开展不同初始地应力比、不同层理倾角条件下的层状岩体水力压裂数值试验,结果表明:层理倾角及初始地应力比共同影响着水力裂缝的扩展方向,当初始地应力比较大时,两者对水力裂缝扩展方向的影响以地应力比为主;当初始地应力比较小时,层理的存在会诱导水力裂缝沿着层理方向扩展。通过合理布置测量圆,监测水力压裂过程中不同层理倾角试样中的应力分布,研究了水力压裂中单一初始水力裂缝下不同层理倾角层状岩体的应力阴影效应,并与均质岩体中的应力阴影效应对比。结果表明,层理的存在会增强水力裂缝的应力阴影效应,且随着层理倾角的增大,层理对单一水力裂缝所产生的应力阴影效应的影响逐渐减弱。