在隧道、边坡、石油天然气开采等实际工程中,工程岩体所展现的力学与损伤破裂行为一直是研究的热点,在其众多的影响因素中水扮演着重要的角色。这些存在于微孔隙内的水分对岩石的力学性能和损伤破裂行为有着巨大的影响。这种影响贯穿于岩石受压直到破坏时的各个阶段,充分了解其影响机理用以指导实际工程是十分有必要的。在以往的研究中很少有探究在岩石不同的压缩阶段中,微孔隙中的水分所带来的力学与损伤破裂行为的影响。同时,从研究的尺度上来讲,也很少从岩石内部的颗粒、孔隙、微裂纹等微观结构上研究不同含水状态下岩石损伤的形态、空间分布及其演化特征,从而正确的预测岩石的宏观力学行为。基于此,本文详细研究了不同含水率在不同压缩阶段砂岩的力学性质（强度、能量、应变等）的变化机理并利用三维重建技术真实再现三维开裂行为,通过对X射线CT图像的数字化分析,定量确定微孔水分对砂岩失效模式和开裂过程的影响,通过对具有真实微观结构几何和拓扑的数字化模型进行数值研究,有效验证强度行为。主要的结论如下:1在单轴压缩即循环加卸载情况下,砂岩试样的弹性模量和抗压强度都随试件含水率的增加而降低,但其降低的规律有所不同。相比于抗压强度,弹性模量的下降趋势更加的线性。试件在受压破坏后,其裂纹形式复杂,主要破坏形式均为剪切破坏。通过对平行实验进行统计分析。发现在含水率ω=1%和含水率ω=2.5%时（即较低的含水率条件下）,试件的裂纹类型较复杂;当含水率上升至ω=3.5%和ω=4.5%时,裂纹类型相对简单。不同的加载方式（单轴压缩与循环加卸载）对裂纹类型的影响不大。2通过分级循环加卸载实验发现在不同的压缩阶段时含水率对总能量的影响是一致的,即随含水率的增加而增加;在每个阶段耗散能的变化方面,低应力水平下（即压密阶段与线弹性阶段）卸荷时,耗散能随含水率的增加而略有下降;高应力水平下（裂纹稳定、非稳定扩展阶段）卸荷时,试样的耗散能随含水率的增加而明显增加。3在压缩至不同阶段后立即卸载,当卸载应力在5MPa和10MPa时（低卸载应力水平）,残余应变随含水率的增加呈下降趋势;当卸载应力超过20MPa后,随着含水率的增加,残余应变明显增大。4通过X-ray CT成像和三维重建技术准确识别裂纹的细节和实时观察了试件内部实破裂行为。在不同加载方式下不同含水率的试样破坏的形式均很复杂,破坏试样包含多种裂纹类型,即单斜面剪切,竖向拉伸以及X状剪切。5通过定义数字化微观结构变量定量分析了微观孔隙网络的特征,即随着试件微孔隙中的水相的增加,数字孔隙尺寸先减小,再增加,最后再减小。这种变化趋势与数字化水相尺寸的变化相一致。此外,通过微观各相空间分布的统计中发现由于水分对胶结物质的溶解作用,使得在微孔隙水相上升时,固体相的分布比例下降。6通过真实微观结构模型的数值模拟,微孔隙中水对力学性质的影响机理得到了很好的研究。孔隙率与体积含水率对砂岩的单轴抗压强度起降低作用,而孔隙水饱和度对抗压强度起促进作用。7基于分割后的数字CT图像,定义数字化损伤率来定义损伤程度,量化不同含水量下砂岩的三维开裂行为。根据损伤率曲线,将岩石的压缩过程分为五个阶段。本实验的研究结果对预测隧道、边坡、核废料处理、地热、石油和天然气开采甚至古代石制遗迹等岩体结构在潮湿环境下的破裂行为有指导意义。