在实际工程中,岩石被看成是一种内部含有大量损伤缺陷的非连续材料,这些缺陷会对岩石在外力干扰下的裂纹扩展、贯穿机理以及力学性质产生重大影响,导致岩体的强度降低、刚度减小,引发一系列塌方、滑坡、岩爆等重大工程地质灾害。但由于试件加工技术以及实验采集设备的局限,研究中大多将此类问题简化为二维破坏模型或者采用类岩石材料的三维破坏实验,但简化为二维破坏模式会导致重要的三维信息丢失而且类岩石材料和岩石材料的破坏有着本质的不同。此外,基于三维损伤在岩石中的普遍性,开展岩石材料的三维裂纹扩展实验研究对实际工程设计、施工意义重大。本文对砂岩预制两种深度下,三种角度的非连续三维表面裂纹的试件进行单轴压缩实验,结合数字图像相关法进行表面变形的动态捕捉,并对破坏的试件进行CT扫描,运用图像处理技术将裂纹进行三维重构,弥补实验观测过程中的内部破坏信息丢失的不足,分析发现三维破坏与二维破坏规律有着显著的不同,获得主要成果如下:首先,当预制裂纹深度d和试件厚度t的比值d/t≥1/3时,破坏模式更接近于二维贯穿破坏;当d/t<1/3时,具有更明显的三维表面破坏模式;其次,实验试件单轴压缩强度受深度因素影响较为明显,当表面裂纹的深度越大,试件的强度越小。表面裂纹深度为7.5mm,d/t<1/3时的强度明显大于表面裂纹深度为10mm,d/t≥1/3时的情况;第三,试件强度受裂纹倾角布置的变化规律也较为明显。当预制裂纹夹角为90°时,试件的峰值强度最小;当预制裂纹夹角为135°时,试件的峰值强度最高。第四,运用数字图像相关法对裂纹扩展时的应变场进行动态分析,主应变和切应变的比值△来定量的定义裂纹的动态破坏模式,分为拉伸裂纹、剪切裂纹、拉伸-剪切型裂纹以及剪切-拉伸型裂纹。第五,通过CT扫描及三维裂纹的重构对比发现,预制裂纹内部尖端附近呈现出包裹状的分层裂纹,当d/t≥1/3时,往往在第二层裂纹出现纵向和前后方向的贯穿破坏,模式更加趋近普通的二维破坏。当d/t<1/3时,包裹层状裂纹的面积较大,且并未出现贯穿。