战略石油储备是应对石油供应短缺危机的首道防线,是保障国家国防安全与经济安全的重要环节。地下储油作为一种更加安全、环保的储油方式已受到世界各国的重视。地下水封储油库裂隙岩体受到疲劳损伤作用后力学性质发生变化而影响强度和寿命,同时裂隙导水通道的扩展会使岩体渗透特性发生变化而影响岩体的水封性。在地层岩体、地下水以及油气藏品等多种物质的长期耦合作用下,饱和裂隙岩体渗流特性发生演化进而影响整体区域渗流场的稳定状态。因此开展围岩损伤与渗流特性的应用研究,对于地下水封储油库的长期稳定运营具有重要意义。为此本文通过理论分析推导了裂隙岩体渗透损伤本构模型。通过一系列室内试验研究揭示了三轴循环加卸载作用下岩石试样疲劳损伤特性,探究了受周期荷载作用的岩石材料疲劳寿命情况。借助大量的有限元数值模拟和现场监测,对运营期流固耦合作用下地下水封储油库渗流场进行分析评价,并建立了合理的指数平滑法预测模型。基于渗流特性评价与预测结果针对实际工程黄岛地下储油库给出了水幕系统的优化设计方案。具体研究结果如下:（1）从损伤力学和达西渗流定律的定义出发,通过推导裂隙通道的流体流量方程建立了损伤变量与渗透率的联系,得到了裂隙岩体损伤本构模型。采用裂隙均匀分布模型得到用渗透率表征的岩石损伤变量中,渗透率与损伤变量的平方成正相关,而采用裂隙正态分布模型得到的结果中损伤变量与渗透率不成比例关系。（2）开展了三轴循环加卸载疲劳损伤特性试验等一系列室内试验研究。结果表明,循环荷载大小主要影响材料的疲劳寿命。当发生高周疲劳时,材料可能被压密而渗透率降低;当发生低周疲劳时,材料损伤程度较大,整体松散,裂隙增加而渗透率升高。冷热循环处理对天然花岗岩试样内部的微裂隙发育具有促进作用,但微裂隙的演化发育速率呈逐渐下降趋势。在不同围压和循环轴向应力的作用下,岩样产生不同程度疲劳损伤或发生疲劳破坏,残余应变、变形模量、渗透率等参数发生不同规律的变化。（3）采用指数平滑法进行了短期渗透压力预测,并对预测精度进行了评价。基于最小渗透压力的概念,采用有限元法模拟了渗流场的分布,结果表明理想情况下,最小渗透压力点出现在高程-20～-30m范围内,大约洞室拱顶所在平面附近。过大的水幕压力导致储油洞室周围地下水流速和水头增大,在洞室拱肩处尤为明显。相邻两储油洞室中线上的渗透压力曲线呈现“V”型、“A”型和“∽”型三种形式。（4）基于对渗流特性的评价与预测,结合我国首个大型地下水封储油库工程,进一步对水幕系统提出优化。为保证密封效果,该项目的设计最优水幕孔间距为10 m,水幕孔与洞室高度差为25 m,最优水幕压力为70 kPa,此时满足垂直水力梯度准则。水幕孔与储油洞室的高度差越小,洞室的地下水渗入量则越大。受地形因素影响,水幕压力过大可能造成各储油洞室的地下水渗入量差异较大。