在深部硬质岩体中修建隧洞工程,往往面临着突发性岩爆灾害的威胁,使得地下工程变得极不稳定。当深部硬质岩体处于高地应力和高水压耦合环境场之中,其力学特性不仅与岩石本身的矿物成分和微结构有关,而且与其所处的耦合环境有关,只考虑单一物理场下的岩石力学特性已不能用来研究深部隧道硬质岩体的岩爆灾害问题。室内力学试验和数值试验分析一直是研究岩石在复杂环境(如高水压、高地应力)下力学特性和破坏机制的主要手段,因此,本文利用MTS815Teststar型程控伺服刚性试验机和PFC颗粒流程序,针对硬质砂岩开展了在不同湿度条件和水-力耦合作用下的室内力学试验以及数值试验。在此基础上,分析不同湿度、水压、围压以及不同卸荷应力路径下砂岩的各项力学特征、微、宏观破坏变形破坏特征、AE能量规律、裂纹扩展分布和耦合作用下破坏机制进行研究,主要获得以下研究成果：(1)在单轴试验中随湿度增加,砂岩强度、弹性均明显减弱,泊松比显著增大,AE能量减小,破坏裂纹分布范围由局部向整体过渡,塑性变形量增大,破坏断口微观塑性变形特征也越来越多,越来越明显,这都说明了湿度效应下砂岩由脆性向塑性发生转变,发生岩爆的可能性降低；(2)在三轴试验中随湿度增加,抗压强度、弹模、AE能量、内聚力和内摩擦角均明显降低,对应的泊松比、塑性变形量则显著增大,在卸荷三轴试验中宏观破坏形态上张性小裂纹减少,微观上破坏断口的脆性特征也减少,对应的塑性变形特征则越来越多。能量规律和破坏特征变化均说明了：随湿度增加,砂岩由脆性向塑性发生转变,砂岩发生岩爆的可能性降低。(3)在三轴试验中水-力耦合作用对砂岩的强度、弹模、泊松比等力学参数的影响均较小,但是对岩石的动态破裂特征和破坏机制影响较大。水力耦合作用加速了岩石内部裂纹的扩展,大幅降低了环向塑性变形量,微观破坏断口形貌上表现出脆性破坏特征增强,塑性变形特征减弱的规律,AE最大瞬时和累计能量也在水力耦合作用下大幅增强。另外在宏观破坏形态上试样的破裂角减小,表现出拉张性破坏增强,剪性破坏减弱,这都说明在水-力耦合作用下砂岩岩爆破坏机制由压致剪裂向压致张裂型渐变发展,塑性减弱,脆性增强,相对于饱和湿度条件下,一定呈上增强了砂岩发生岩爆的可能性。当然这一认识仍属于初步分析结论,还有待进一步的试验和研究提供新的证据。(4)在水力耦合作用下随水压增大,砂岩宏观破坏角减小,表现出拉张性破坏增强,剪性破坏减弱,说明在水力耦合作用下岩爆形成力学形成机制由压致剪裂向压致拉裂转换。(5)与常规三轴试验相比,水力耦合作用下的卸荷三轴试验峰值强度和峰值轴应变微降,体积应变增大,但试样破坏角度减小,表现出砂岩张性破坏增强,剪性破坏减弱,说明了在卸荷作用下砂岩岩爆形成力学形成机制由压致剪裂向压致拉裂转换。同时初始设计围压越大,卸荷效应越明显。(6)根据PFC数值试验结果分析得出,水-力耦合作用对峰值强度、峰值应变、弹性模量等力学参数影响较小,对试样进入非稳定破坏之后的裂纹的扩展和连通起刺激、加速作用,随水压增大,拉张裂纹增多,剪切裂纹减少,而且分布更集中,表现出水-力耦合作用下硬质岩石张性破坏在增强,剪性破坏在减弱,这与室内力学试验的结论相吻合,进一步印证了与无水压饱和试样相比,水力耦合作用将导致砂岩岩爆形成力学形成机制由压致剪裂向压致拉裂转换。(7)根据PFC数值试验分析得出：由于数值试验中卸荷速率比实际要快,数值试验中卸荷效应比室内卸荷试验更明显,卸荷效应导致试样的峰值强度、峰值应变均要明显减小,抑制了剪切裂纹的萌生,刺激了拉张裂纹的扩展、贯通,加速了试样破坏,使得破坏断面更平整,这与室内力学试验的结果相近,进一步印证了与无水压饱和试样相比,水力耦合作用将导致砂岩岩爆形成力学形成机制由压致剪裂向压致拉裂转换。(8)室内试验和PFC数值试验均得出了随着初始设计围压增大,水力耦合效应减弱,卸荷效应增强。