为研究不同应力状态下的泥岩的损伤演化规律和破坏机理,以官地煤矿顶板泥岩为主要研究对象,进行了单轴压缩的原位CT扫描实验,并结合数字体图像相关法(DVC),从细观角度研究单轴压缩条件下泥岩内部损伤演化和损伤累计引起的变形局部化产生及演化过程的定量表征以及可视化方法。计算机层析成像技术能够无损、高效地检测材料的内部结构,并且具有极高的分辨率,已经成为当今研究岩石材料内部孔隙演化过程的重要手段之一。尽管CT扫描技术可以很大程度地,在扫描设备分辨尺度下表征岩石破坏过程中的裂隙演化过程,但是仍然会丢失一部分尺寸小于分辨率尺度的孔隙信息,进而对后续的分析产生一定误差;并且岩石内部复杂的矿物组分也是岩石复杂破坏过程的另一重要影响因素,如何对岩石内部损伤过程及裂隙演化进行三维表征,以及如何揭示复杂矿物成分对裂纹演化的影响与发展过程,是亟待解决的问题,有益于对泥岩的细观破坏机理的理解与认识。本文将细观力学、实验力学和数值计算理论相结合,借助高分辨率CT扫描设备,结合数字岩心技术、数字体图像相关法,以泥岩内部矿物成分和孔隙特征的三维表征,以及局部化损伤的演化过程为主要研究内容,对泥岩进行了单轴压缩条件下的分步原位CT扫描实验,对泥岩不同加载阶段的孔隙率、孔隙体积、孔隙配位数等参数以及孔隙的空间演化过程,矿物成分的空间演化过程进行了分析研究,最后对上述数据进行了总结分析,得出了以下结论。(1)官地矿顶板泥岩中的成岩矿物成分较为简单,以石英、长石等脆性物质和黏土矿物为主,脆性矿物占比较高,是造成了该部分泥岩强度较高的主要原因,并且通过电镜扫描发现,在该处泥岩内部脆性矿物石英等常以团聚条带状形式存在,可能会造成不同矿物接触面形成结构弱面。(2)通过进一步对泥岩受载过程中的破坏形式进行研究,建立了不同加载阶段的数字岩心模型,发现矿物聚集带附近会有大量原生粒间孔,伴随着轴向载荷的增加,孔隙的连通性会逐步增加,宏观上表现为岩石的孔隙率增加,并逐渐扩展出裂纹,内部孔隙异常发育,岩石达到破坏的临界状态,此时孔隙的喉道数以及配位数都较上一加载阶段有较大的增长。(3)通过对矿物颗粒的空间分布进行统计分析,发现不同尺寸的矿物颗粒并无明显的分布差异,泥岩内部主要受数量较多的小尺寸矿物颗粒影响,说明矿物带之间的的滑移主要是小颗粒矿物为主导,裂纹的最终扩展形态与矿物带的形态极为吻合,说明聚集的矿物带容易形成弱面,在受载状态下聚集的矿物带容易产生局部变形,这与矿物带及其周围岩石基质的力学性质有关,同时说明岩石在破裂时容易沿两种矿物的交界处产生。(4)利用CT图像分析破坏时会受到CT系统扫描分辨率的影响,不同分析方法所研究的尺度有其适用度。数字岩心及孔隙网络模型适用于大于分辨率尺度的分析,数字体图像相关法可以分析CT分辨率尺度裂隙出现前。小于CT分辨率尺度的微裂纹引起的局部变形及其演化过程。(5)通过对不同加载阶段的位移场以及应变场的演化分析,发现聚合矿物带内的位移值较小,石英矿物带附近以黏土矿物为主的岩石骨架变形位移值较大,强度较大的石英矿物抑制了区域范围内的岩石骨架变形。