花岗岩作为我国分布最广泛的地质材料,在国民经济建设的各个行业,尤其是岩土工程中应用非常普遍。研究花岗岩在各种荷载作用下的力学特性是采矿、水利水电、土木建筑、隧道和地下建筑中涉及到花岗岩的工程设计与施工的主要依据,也是工程稳定性分析、失效预警和制订防护措施的重要参数。本文以近四十年来国内外特别是三峡工程对花岗岩的研究成果为基础,开展系统深入的实验研究、理论研究和数值模拟,主要研究内容与成果如下:(1)通过矿物鉴定和扫描电镜,对三峡花岗岩的矿物组成和微观结构有了进一步的认识。三峡花岗岩长石、石英和云母等矿物胶结很好,致密度很高,且其晶粒发育较均匀,当岩石呈受力状态时,各部分可平均受力,难于破坏其连接状态,三峡花岗岩的这种矿物成分和微观结构决定了花岗岩的高力学强度,风化作用又能够改变岩石的微结构及矿物组成乃至化学成分,继而影响岩石的力学特性;(2)系统总结了前人进行的岩块单轴压缩、三轴压缩、抗剪测试及岩块的断裂力学特性测试成果,并以这些试验结果基础,补充进行了三峡花岗岩的应力应变全过程试验,获得了环向应变与轴向应力之间的关系,为研究三峡花岗岩力学特性,建立本构关系奠定了试验基础。同时结合国内外关于花岗岩力学特性的研究成果,分析了三峡花岗岩的力学特性,得到以下认识:三峡花岗岩在单轴条件下表现出典型的脆性破坏特征。随着围压的提高,虽然有脆—延性转化的发展趋势,但在试验范围或者说在工程应力范围内仍属于弹脆性材料,花岗岩岩破坏机制在宏观上表现为剪切、在局部上表现为拉伸;(3)以研究花岗岩的峰值强度准则为目的,总结了国内外花岗岩和三峡花岗岩的试验数据,获得了花岗岩的σ1 ?σ3关系图,以Mohr-Coulomb理论强度准则和Hoek-Brown经验强度准则和多个经验强度准则为基础,研究了三峡花岗的强度准则,结果表明花岗岩的峰值强度与围压呈非线性关系,Yoshida经验强度准则、Balmer经验强度准则和Hoek&Brown经验强度准则,能更好的表现花岗岩的峰值强度与围压之间的非线性关系,特别是Yoshida经验强度准则能较好地反映对三峡花岗岩强度与围压的关系;(4)以MTS试验机上对三峡花岗岩应力应变全过程曲线的测试成果为基础,运用试验数据拟合峰后屈服面,分析研究强度参数与花岗岩峰后应变软化参量的关系,建立了三峡花岗岩的峰后应变软化本构模型,获得了在花岗岩的应变软化过程中,c值随广义塑性应变的增大而逐渐减小,而φ值几乎保持不变的认识;(5)以所建立三峡花岗岩的峰后应变软化本构模型为基础,针对MTS试验曲线,运用数值分析软件FLAC3D进行了花岗岩应力应变全过程计算机模拟试验,模拟结果与试验曲线非常吻合。研究了网格密度以及加载速率对计算机模拟结果的影响,表明:随着网格密度和加载速率的增大,曲线的峰值强度和残余强度都有明显地增大,并且围压越高,网格密度及加载速率对其峰值强度的影响越大,而围压较低时,影响则不明显。