结构面的存在使岩石强度降低,在外力作用下岩体会沿着结构面发生起裂、扩展,直至贯通,这将直接影响岩石边坡和危岩体的稳定性。目前,大多数研究集中在裂隙尖端的稳定性分析,而与工程相关的岩石裂隙扩展理论还不够完善。解析法能预测裂隙的起裂角,但依赖性较大;试验法受限于观测手段,难观测到岩石裂隙起裂扩展的全过程。因此,有必要借助于数值方法来研究岩石裂隙扩展问题。本文基于岩石断裂力学理论,通过室内试验研究,进行数值分析方法,并结合工程实例,进行了岩石裂纹扩展研究。完成的主要工作及相关结论有以下几个方面:(1)开展预制裂隙岩石拉剪断裂试验,获得了相应的位移-荷载曲线;分析荷载作用下裂纹起裂、扩展特征;讨论了预制裂纹长度、倾角以及荷载位置对峰值强度及裂尖张开位移的影响。结果表明:荷载位置对峰值强度及裂尖张开位移的影响最大,其次是裂纹长度,裂纹倾角的影响最小。(2)利用有限元软件ANSYS研究了荷载作用下试验模型裂纹尖端的应力状态,并分析了初始裂纹长度、倾角和荷载位置对应力场及应力强度因子KI、KII的影响。结果表明:在荷载作用下,模型裂纹尖端出现拉剪应力集中,同时在底部临空点附近出现压剪应力集中,裂纹将沿着拉剪应力集中部位起裂扩展。(3)基于扩展有限元理论,利用FORTRAN语言编写静态裂纹扩展有限元程序,该程序在实现裂纹扩展时网格边界独立于裂纹面,并在裂纹尖端设置增强节点,确保计算精度。最后对试验模型的准静态裂纹扩展过程开展模拟,模拟结果与试验中的裂纹扩展路径基本吻合,验证了程序的可行性,并计算了裂纹扩展过程中裂尖应力状态和动态应力强度因子。(4)基于岩石动态断裂理论,利用FORTRAN语言编写动态裂纹扩展有限元程序,通过算例验证了程序的可行性,将研究成果用于实际工程中的危岩体及裂隙边坡在不同工况下的裂纹扩展分析。结果表明:动荷载作用下岩石的断裂模式分为拉剪和压剪断裂两种,其裂纹扩展过程可认为是裂纹经受应力集中与释放循环的过程;自重荷载下,裂纹起裂角最大,自重+地震荷载次之,自重+地震+裂隙水荷载最小。