准确地描述水力压裂裂缝启裂与扩展规律是优化压裂施工参数、提高压裂效果的重要依据。在裂缝的启裂,扩展规律的研究工作中,国内外学者主要是将应力场角度作为问题的切入点展开研究。大量现场裂缝监测结果表明,运用应力场理论描述裂缝的启裂和扩展规律与实际还存在一定的偏差。若想准确地描述水力压裂储层变化特征和裂缝的启裂和扩展过程,有必要从一个新的理论角度对水力压裂岩体破裂机理及裂缝真实形态等问题做进一步的研究与探索。众所周知,水力压裂岩体的破坏及裂缝的形成即为外界载荷(泵压与压裂液重力)作用下的能量吸收和消耗过程,自始至终服从能量转化守恒定律及能量迭加原理。应用能量方法研究水力压裂岩体破坏和裂缝的启裂及扩展更具有客观性和合理性,更符合工程实际。本文引入能量方法开展了水力压裂裂缝启裂和扩展规律研究,依据水力压裂作用过程为岩体损伤和裂缝启裂与扩展的能量耗散本质特征,特别在裂缝启裂的尖端应满足最小耗能条件,因此提出了基于最小耗能原理开展裂缝启裂与扩展研究的新思路。并由此建立水力压裂岩体损伤和裂缝启裂及扩展模型,为后续的裂缝描述等问题开辟了新的研究方向。本文的主要研究工作主要体现在以下几个方面：首先,本文分析了水力压裂岩体破坏和裂缝扩展的本质规律,分析了压裂过程岩体破坏与裂缝扩展过程的损伤力学行为,论证了基于能量方法研究水力压裂岩体损伤与裂缝扩展的客观性与合理性,提出了基于最小耗能理论的裂缝启裂与扩展描述方法。弥补了运用应力场模型研究水力压裂裂缝启裂和扩展问题存在的不足,同时为水力压裂后续问题的研究提供了可靠的理论基础。其次,以岩体损伤变量和非弹性应变作为内参量,建立了基于最小耗能原理的岩体损伤与裂缝扩展本构模型,得到了运用最小耗能原理岩体损伤与裂缝扩展状态的表示方法。根据裂缝启裂的尖端满足最小耗能条件,提出了一种新的运用最小耗能原理建立水力压裂岩体裂缝启裂判别方法。另外,开展了水力压裂过程能量转化规律研究,研究了压裂过程外界载荷(泵压)做功与压裂液重力势能驱使岩体损伤和裂缝扩展的能量转化与耗散规律,提出了岩体损伤与裂缝扩展为外载做功与压裂重力势能转化和耗散的宏观表现的理论,并建立了水力压裂岩体损伤和裂缝扩展的能量耗散模型,为建立裂缝扩展准则和裂缝扩展模型奠定了基础。最后,本文提出了一种基于能量耗散的裂缝扩展描述方法,继续探讨裂缝扩展过程中的能量变化规律；建立基于裂缝扩展能量守恒的水力压裂过程含裂缝的热力学定律计算模型和裂缝扩展计算模型；提出了一种以裂缝扩展能量释放率表述的裂缝扩展判别准则。以建立的裂缝扩展法则为基础,建立了裂缝扩展速率计算模型。本文将损伤理论和能量原理引入到分析裂缝启裂及扩展规律的研究中,创新性地运用最小耗能原理和损伤力学理论建立了水力压裂裂缝启裂准则。运用能量守恒原理建立了裂缝扩展准则及裂缝扩展模型,为裂缝扩展规律描述提供依据。研究水力压裂岩体的损伤特性和裂缝形成及扩展的基本过程；开展了基于最小耗能原理的岩体损伤和裂缝扩展规律研究；提出并得到了新的水力压裂裂缝启裂准则和启裂模型,为后续的水力压裂岩体破坏和裂缝扩展研究开辟了新的研究方向,并为水力压裂的实际工程设计提供了的理论分析基础。