随着“一带一路”战略的推进,我国高速、高铁建设迅速发展,路网规模不断扩大,大量工程建设由平原区域发展到西部山岭区域,需要修建大量隧道、桥梁等,工程面对的地质条件越来越复杂,存在着岩体裂隙、岩体地应力、地下水的相互耦合作用以及工程建设产生的加卸荷作用,产生了各种工程问题。进一步加深对裂隙岩体的研究和认识可以更好的避免和应对这些工程问题,因此,研究饱和裂隙岩体的加卸荷力学特性及裂纹扩展机制具有十分重要的意义。由于影响其加卸荷力学特性和裂纹扩展机制的因素众多,本文将其简化为固定尺寸的单裂隙模型进行研究。本文采用理论分析、室内试验和数值模拟等方法,研究了不同裂隙角度、围压、初始轴压水平下,含单裂隙类岩石试样的加卸荷力学特性及裂纹扩展过程及机制。论文的主要研究内容及成果如下:（1）根据相似试验材料选择原则和大量试配,确定水泥砂浆类岩石材料的配比为:425#硅酸盐水泥:石英砂:水=1:0.8:0.35。制作了含单裂隙的类岩石试样,用以研究饱和裂隙岩体的力学特性。（2）对含单裂隙的类岩石试样进行了常规三轴试验,试验结果表明:由于预制裂隙的扩展,试样的应力-应变曲线中存在一处波动段,随着围压的增大,波动幅度增大;随着裂隙角度和围压的增大,试样的峰值强度均增大;弹性阶段的变形模量随着预制裂隙角度的增大而增大,受围压影响极小;预制裂隙角度为30°、45°和60°时,破坏形态相近,均在预制裂隙的两端产生裂纹并贯通破坏,而角度为0°和90°时,裂纹在预制裂隙的一端产生并贯通破坏。（3）按照恒定σ₁卸σ₃卸荷路径对含单裂隙的类岩石试样进行了三轴卸荷试验,试验结果表明:试样的应力-应变曲线在峰值强度后,出现断崖式跌落,在峰值强度前,ε_V和ε₃存在一个平台段;峰值强度随着初始围压、初始轴压水平的增大成线性增大,随着预制裂隙角度的增大成指数型增大;轴向应变增量和环向应变增量均随着初始轴压、初始围压的增大而减小,而环向应变对初始轴压和初始围压更加敏感,轴向应变增量随着预制裂隙角度的增大线性增大,环向应变增量随着预制裂隙的角度增大,呈v型变化;与常规三轴试验相比,试样破坏时产生的张拉型裂纹更多,随着初始围压、初始轴压的增大,张拉型裂纹明显减少,破坏模式均为拉剪破坏。（4）提出了弹脆性损伤本构模型和对应的数值模型建模方法,并将其应用于有限差分法商业软件FLAC3D中,对三轴加卸荷试验进行了模拟和扩展,与试验结果对比,验证了该方法的可行性并获得了裂纹扩展的过程。结果表明:随着预制裂隙角度的增大,试样上下端面的远场剪切裂纹发育程度先减小再增大,起裂强度呈U型变化;随着围压和初始轴压水平的降低,预制裂隙尖端的翼型裂纹扩展距离增大。在卸荷条件下,以翼型裂纹扩展为主,在裂纹贯通前,裂纹发育程度低,裂纹的扩展更为集中。（5）基于数值模拟结果,对裂纹扩展过程中的应力状态进行了分析,发现应力集中区域的相对位置基本固定。裂纹尖端沿最大主应力方向存在应力减弱区（σ₃）,在裂纹尖端沿约45°的方向上存在应力集中区(σ₁和τ_max)。随着裂纹扩展,应力集中区越来越显著,应力减弱区则逐渐削弱,与试验结果进行对比,能很好的解释试验中裂纹扩展现象。