地下工程开挖是一个卸荷过程,加荷路径与卸荷路径下岩体破坏机制存在明显差异。关于岩石卸荷破坏机制的研究已有很多,学者开展了大量的宏观破坏试验工作,但是岩石卸荷破坏细观机制的研究尚不完善。本文采用试验与数值模拟相结合的方式,开展了大理岩常规三轴与恒轴压、卸围压的破坏试验和颗粒流细观模拟,分析了卸荷路径下大理岩的力学特性,破坏形式以及能量转换规律,讨论了卸荷速率,初始卸荷位置以及围压对岩石破坏的影响规律。论文取得的主要成果如下:(1)开展大理岩常规三轴和峰值前、峰值后恒轴压卸围压破坏试验,分析了加荷和卸荷路径下大理岩变形各阶段的弹性能和耗散能的变化规律。结果表明,围压对能量耗散起抑制作用,从而延缓弹性应变能的释放,这种现象在常规三轴试验中尤为明显。卸荷路径下,弹性能释放速率加快,模型破坏更加剧烈。(2)基于大理岩破坏过程试验数据,利用Fish语言编程在PFC2D程序中建立颗粒流数值模型,采用变量控制法系统研究了颗粒流程序PFC2D中各个细观参数对模型宏观参数(如弹性模量,峰值应力,泊松比)以及破坏形式的影响规律,最终确定了一组能正确反映大理岩变形特征的细观参数。模拟结果表明,细观模型在外荷载作用下,其曲线形状,峰值强度、峰值应变、破坏形式等各个方面都与室内试验结果比较吻合。(3)采用颗粒流程序对大理岩恒轴压、卸围压破坏进行模拟,分析了围压、卸荷速率以及初始卸荷位置对大理岩细观破坏的影响规律。卸荷开始后,在不同卸荷速率下,岩样内部裂纹数量差异主要产生于应力-应变曲线的平台期内(即轴力保持不变的曲线段);卸荷速率会改变岩样内部裂纹分布形式:卸荷速率越高,围压的抑制作用减小得越快,导致次生裂纹更容易沿横向扩展,沿主剪切面分布趋势减弱;模型破坏后,颗粒沿破坏面两侧分布,方向相反。颗粒平均位移增量一定程度上影响着破坏面的形成;围压能够改变张剪裂纹的分布比例,随着围压的提高,剪切裂纹占总裂纹比值大幅度增加。