随着北极资源争夺战的展开，寒区岩土工程研究迎来了新的机遇。占地球陆地面积近 50%的冻土区的岩土体中赋存着丰富的各类资源，在这些地区进行资源采和工程建设的过程中，遇到了大量冻岩（土）工程冻害问题。因此，本文以寒区岩体工程为背景，以可等效连续化的裂隙岩体为研究主体，紧抓低温裂隙岩体的各向异性的水力、热学特性及水-热-力-化学耦合特性，基于经典热力学和裂隙岩体力学理论等，开展了裂隙岩体变形-水分-热质-化学耦合作用机制及相关理论的研究。主要取得了以下研究成果： (1) 建立了低温下裂隙岩体的各向异性的水分迁移模型。根据冻结裂隙岩体和冻土的本质区别，综合考虑温度（含水/冰相变）、应力、化学损伤以及裂隙水的渗透特性等，基 于等效水力隙宽演化模型和单裂隙渗流模型，应用多孔介质的吸附薄膜理论和 Clapeyron方程，分析提出了裂隙岩体的特殊的温度势迁移机制，并建立了低温裂隙岩体代表性体元的水分迁移的温度驱动势模型。基于裂隙几何参数对裂隙岩体的渗透性能进行了等效连续化分析，构建了含多组优势节理的岩体各向异性水分迁移模型。 (2) 建立了低温下裂隙岩体的各向异性传热模型。首先推导了不同含水条件下岩体单裂隙的切向和法向热阻模型，以此为基础，根据能量守恒原理建立了不同含水和连通条件下含单组裂隙岩体的各向异性传热模型；基于坐标转换和叠加原理构建了含多组优势节理裂隙岩体的各向异性传热模型。此外，还研究了裂隙开度、长度、接触率以及未冻水含量和流速等 5 个因素对低温裂隙岩体传热特性的影响。最后通过两个算例对建立的各向异性传热模型进行了验证。 (3) 建立了裂隙岩体介质代表性体元的受水、热影响的化学损伤模型。以导师 2003年建立的常温岩石化学损伤模型为基础，进一步提出了低温下裂隙岩体的化学损伤机制和化学损伤对裂隙开度的影响两个方面的研究思路与方法。通过考虑冰/水相变作用、流体流速以及温度对化学反应的影响，构建了裂隙岩体介质的代表性体元的受水、热影响的化学损伤模型。反过来，从压力溶蚀和表面溶蚀等化学损伤机制，进一步研究了化学损伤对裂隙岩体变形、水分迁移、传热特性的影响。


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