自1982年Richard.E.Goodman与石根华正式提出了块体理论(Block Theory)以来，随着国内外学者认识和研究的深入，块体理论日益被广泛接受，业已成为岩石工程稳定性分析的重要方法。本论文对目前国内外块体理论研究及工程应用状况进行了较系统的总结，分析了块体理论研究和应用中存在的有待进一步研究的问题，并在已收集的计算程序的基础上，在凹形块体形态分析、随机块体搜索与统计分析、考虑结构面力学参数与几何参数双重随机分布的块体可靠度分析、工程分析软件开发、工程应用技术等方面进行了深入研究与探讨，研究成果具有较大的创新性和理论、实用价值。 1、凹形块体形态分析。块体几何形态分析是块体理论工程分析中的重要环节，而国内外有关的研究较少，本文提出了两种方法进行研究。第一种方法：提出凹形体凹形区的分类方法并以此为基础，提出了面面交点的存在性判断准则，通过交点存在性判断、交点排序等实现凹形块体形态分析，并计算块体各面面积与体积。第二种方法：块体加与块体减。提出了块体加与块体减的基本运算规则，面面相减与面面相加的算法，并通过面及顶点统一编号等过程，实现了由相对简单的基本形体构造出复杂的组合形体的技术。最后，将复杂块体形态分析技术用于定位块体形态分析中，直观地显示出边坡与地下洞室多个复杂的定位块体形态。凹形块体分析技术是块体理论的重要补充，也可为类似研究借鉴。 2、随机块体几何分析。简要分析了结构面力学强度参数的复杂变化特征与统计分布，讨论了结构面产状、迹长、间距等统计分析方法及服从的概率分布模型。分析了目前关于结构面网络模拟的研究状况，并进行了三维网络模拟。在此基础上，通过迹线半平面与结构面半空间关系分析、砍树、寻找封闭回路、可能的最大区域分析，并通过提出的交点组合法、交点旋转方向或交点空间位置判断等过程，判断块体可能出现的最大区域内，三维块体是否真实存在，从而实现了真正的三维随机块体搜索。此外，讨论了边坡折坡处与圆形拱的块体搜索、多类型块体同时搜索等问题，实现了边坡与地下洞室的随机块体几何搜索与分析。 在随机块体搜索结果的基础上，对块体大小、平均大小、块体覆盖率等进行了统计分析，得出了分布特征，并采用概率分布模型进行描述，对概率模型进行了检验。随机块体统计分析为定量评价块体发育特征、工程支护设计提供了依据。 3、随机块体可靠度分析。提出了同时考虑结构面几何特征与力学强度参数随机变化的可靠度分析方法，将结构面倾角、以及摩擦系数、粘聚力考虑为随机变量，进行了单面与双面滑动模式的可靠指标计算公式推导，在公式推导过程中，对结构面倾角、倾向、滑动面面积、块体体积等几何要素对可靠度的影响进行了分析。随后，对块体大小分布概率进行了研究，并划分块体大小区间，分析各区间内块体的出现概率、失效概率，并实现了块体总失效概率的计算。对研究中的一些问题进行了讨论并提出了处理方法，如双面滑动极限状态方程的建立，交棱倾角、滑面法矢与垂直交棱的压力方向的夹角在方程求导中的合理取舍、以结构面长度或间距为依据进行块体大小概率分布研究的优缺点等。最后，进行了算例分析，计算了单面与双面滑动的块体的可靠指标、出现概率、失效概率和块体的总失效概率，以此反映块体的稳定性可靠度;并分析了结构面倾角、摩擦系数、粘聚力的标准差变化时，可靠指标的变化规律。 4、块体理论工程分析软件开发。以国内外发展状况和已收集到的计算程序为基础，并融入了本文研究成果，以工程应用需要为出发点，将全空间赤平投影分析、复杂块体形态分析、定位块体形态分析、洞室最大块体分析、块体安全系数计算、块体可靠度分析、随机块体几何分析等功能进行统一集成开发，并吸收了当今流行软件的风格，形成了Windows环境下的工程分析软件。在软件开发过程中，以VisualBasi。为平台，并采用多语言混合编程的动态链接库(DLL)、API、Activex等技术，以及OpenGL进行图形开发，达到了较好的开发效果。软件可方便地实现数据输入、、计算分析、分析结果的图形化(动画、旋转、缩放)与文本显示，以及与通用的软件接口。 5、工程应用实例分析。将研究成果及开发的软件应用于工程实例中，重点讨论了工程分析中遇到的问题及其处理方法。包括:不定位块体分析中，根据结构面长度或间距对块体最大边长进行假定，以便对块体几何形态、稳定性及工程支护措施进行分析;讨论了4组结构面切割时形成的五面体，其形态多变问题，并以块体所需的锚固力与临空面面积之比为最大的块体形态，作为该类块体锚固支护设计的依护据;对工程开挖中出现的定位块体进行了形态分析与稳定性计算，并对支护设计方案进行了校核;对顶拱出现的多个定位块体形态进行了分析与显示，讨论了结构面延伸对块体稳定的影响及块体未失稳的原因;随机块体分析中，对比了不同边墙上块体分布的差异，对随机块体大小、平均大小与覆盖率进行了统计分析，并以此为依据，对随机块体工程支护分析方法进行了论述，建议了合理的工程支护措施;对