深部地下水利工程（如地下厂房、引水隧洞等）的开挖支护过程,是其围岩经历了应力平衡被打破到应力重分布的复杂应力作用过程,不同工程活动将带来不同的扰动强度,造成岩石力学特性不同程度的响应。处于深部的岩石其力学特性较浅部岩石差异性显著,且随着埋深与原岩应力的增加,开挖扰动作用导致的岩爆、大面积塌方等动力灾害愈发频繁,深入开展高应力深部岩石在开挖扰动作用下的力学特性研究对于安全高效开挖,预测预警工程灾害的发生具有重要意义。本文依托于四川大学深地科学与工程教育部重点实验室MTS815岩石力学系统,对锦屏大理岩开展准静态应变率下的单轴与三轴、不同初始围压下的加、卸荷、不同卸荷速率等五种不同应力路径的室内试验,从常规力学参数、能量耗散率、特征应力、本构关系及扩容等方面全面展开其力学特性变化规律的研究。具体研究内容及结论如下:（1）通过大理岩密度、纵波波速等物理参数的离散性分析,开展试验岩样的分组,以提高后续试验成果的可靠性。本次试验岩样共计39个,加载试验试样密度ρ处于2.786g/cm3至2.820g/cm3范围内,纵波波速Vp处于3311m/s至4541m/s范围内;卸荷试验试样密度ρ处于2.781g/cm3至2.860g/cm3范围内,Vp处于3497m/s至4132m/s范围内。分别计算试样物理量ρ、ρ/ρmax、Vp与Vp/Vpmax的极差、平均值、标准差与变异系数,其中物理量ρ、ρ/ρmax、Vp/Vpmax的标准差均小于1,各物理量的变异系数均小于10%,满足试验规范要求。（2）综合考虑开挖扰动对于深部大理岩力学特性的影响,设计五种不同应力路径开展室内试验,分析其应力应变曲线、峰值应力、峰值应变、变形参数与破坏形态的变化规律。不同应力路径下的应力应变曲线可根据其变化特点均可划分为裂隙闭合、线弹性、裂隙起裂、裂隙快速扩展与峰后破坏五个阶段;单轴状态下,随着应变率的增加大理岩峰前非线性特征逐渐减弱,峰后应力跌落程度增加;三轴状态下,随着围压的增加应力平台长度增加,峰后应力跌落程度减小。对于峰值应力,随着应变率的增加,单轴状态下逐渐减小而三轴状态下小幅度增加;随着围压的增加,恒围压加载与卸荷两种条件下峰值应力均逐渐增加,但相同围压下卸荷峰值应力低于恒围压加载峰值应力;50MPa初始围压下,随着卸荷速率的增加峰值应力增加。对比单轴与三轴,相同应变率下单轴大理岩峰值应变小于三轴;恒围压加载与卸荷两种条件下随着围压的增加峰值应变参数均逐渐增加,而随着卸荷速率的增加峰值应变参数均逐渐减小。加载条件下利用弹性阶段求得的弹性模量与泊松比分析其变形特征,卸荷状态下则利用变形模量及广义泊松比分析其变形特征,随着卸荷的进行,变形模量逐渐减小而广义泊松比先增大后出现平台阶段;不同应力路径下大理岩破坏模式各异,随着应变率与卸荷速率的增加大理岩脆性破坏特征越明显,随着围压的增加岩石塑性破坏特征越明显,且围压作用下的大理岩均出现非线性扩容现象。（3）围绕深部大理岩不同应力路径下变形破坏过程中的总应变能、弹性应变能与耗散能变化规律,分析不同能量随着应力增加的演化过程。单轴应力状态下,峰前耗散能较小,峰前能量的演化以弹性应变能的储存为主;三轴状态下,峰前弹性应变能增量较小而耗散能增长趋势明显;卸荷对于能量演化的影响主要体现于耗散能,卸荷点后耗散能发生转折并迅速增加。根据耗散能的变化特征将加载过程中的大理岩能量演化可以分为少量能量耗散、耗散能缓慢增加、峰前扩容段及峰后破坏阶段4个阶段。（4）利用耗散能与总应变能比值所定义的能量耗散率,进行深部大理岩不同应力路径下的渐进破坏过程及特征应力确定。基于特征应力点对应能量的变化规律,剖析深部大理岩的力学表现。不同应力路径下的能量耗散率曲线均随着应力水平的增加呈现出先增加-后减小-再快速增加-最后缓慢增加的变化趋势;闭合应力σcc通过能量耗散率取极大值确定,起裂应力σci与损伤应力σcd分别通过横向应变差法与体积应变法确定。准静态应变率下,分别就σci、σcd及峰值应力σcs对应特征能量变化规律分析应变率对单轴及三轴力学特性的影响;卸荷条件下,利用σcs对应的特征能量变化规律分析卸荷及卸荷速率对于大理岩力学特性的影响。（5）基于能量耗散率确定的损伤变量,建立单轴、三轴加载与卸荷三种条件下深部大理岩的力学本构关系。基于能量耗散率确定损伤变量,在闭合应力前大理岩损伤逐渐减小,而后随着应力增加大理岩损伤先缓慢增加,应力超过损伤应力后损伤呈现出幂函数增加的趋势;考虑到单轴条件时力学状态的不同与卸荷条件下力学特性的劣化,分别建立单轴、三轴恒围压加载与三轴卸荷三种条件下的本构关系,试验数据与模型较好的拟合度表明该本构关系能够很好反应不同应力路径下的大理岩力学特性变化。（6）依据深部大理岩变形破坏过程中显著的扩容现象,结合体积应变与能量耗散率分别进行表观剪胀角的确定,透过不同应力路径下深部大理岩非线性体积变化特征深入开展其变形破坏力学特性研究。根据不同应力路径下体积应变随轴向应变的增大均存在先增加后减小的变化规律,求得与应变相关的表观剪胀角θVS,并基于能量耗散率提出衡量大理岩扩容现象的新指标θED R。不同初始围压下加载与卸荷两种条件的θV S与θEDR变化规律一致,而准静态应变率下单轴与三轴、不同卸荷速率三种应力路径下的θV S与θEDR变化规律相反。依据大理岩的变形参数与破坏形态变化规律,以上三种应力路径下下大理岩扩容特性变化规律与θED R变化规律一致,从而说明θEDR更具普适性。（7）结合深部大理岩变形破坏能量演化过程中的非线性特征,建立并验证了弹性应变能的自我抑制模型,并借助非线性动力系统开展大理岩能量演化过程中的分叉与混沌特征研究。大理岩变形破坏过程中,弹性应变能存在自我促进与自我抑制的作用机制,结合这一表述建立了能量演化的自我抑制模型,并利用不同应力路径下的峰前弹性应变能-偏应力关系对此模型进行了验证,表明该模型能够较好模拟弹性应变能的演化。基于Logistic方程表征的大理岩变形破坏过程可以分为稳定区、倍周期分叉区、混沌区三个阶段,随着应力的增加,能量的演化以弹性能储存为主转变为以能量耗散为主。