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本文在现有理论的基础上，提出了一种新的力学模型，称为基于细观损伤虚内键理论的岩石破裂数值模型。通过对比分析微观虚内键两参数连接法则方程和宏观岩石应力-应变全过程曲线，基于细观损伤理论，提出能够描述岩石破裂过程的虚内键密度演化函数，将虚内键模型拓展成为微-细-宏观多尺度数值模型。对岩石材料的基本属性之一—非均质性进行合理描述，开发基于该模型的岩石破坏分析系统。
本文主要工作及分析所得主要结论如下:
1.在已有工作基础上，进行岩石破裂过程分析系统的研究和开发工作。对构成岩石的基本单元—基元的本构关系进行了研究:为了定量描述虚内键密度随着受压变形而减少的变化趋势，根据Lematire的应变等效假说，以及脆性岩石在单轴压缩下的损伤本构方程，提出了虚内键密度演化方程，从而得到包含虚内键演化函数的非线性4阶弹性张量。运用Weibull分布对岩石材料的非均质性进行统计描述;提出了基元的两种状态:实体基元和空气基元，实体基元在外部荷载作用下是一个逐渐弱化的过程，当弱化到某一阀值时，转化为空气基元。
2.对岩石的应力-应变曲线进行了数值模拟。通过虚内键密度函数D（θ）中参数c1、c2的合理选择，数值模型能够再现岩石材料的应力-应变曲线。非均质系数m对岩石材料的本构关系有重要的影响，m值越小，岩样的峰值强度越低，峰后曲线比较平坦;m值越大，岩样的峰值强度增大，峰后曲线越发陡峭。
当围压变化时，不论非均质性系数m如何取值，应力-应变曲线均表现为随着围压的增大，峰值强度增加。所不同的是，当m值较小时（以围压=5MPa为例），峰值强度较低，m=3.0时到达最大值，然后又降低。
3.对岩石破裂的动态过程进行了数值模拟。从变形的角度定义岩石的破坏，运用黏结面法则，当细观单元应变超过联接强度后，材料便自动进入软化阶段，细观单元本身断裂而成空洞，空洞随变形长大使应力场更不均匀，导致新的空洞成核或产生局部剪切带，最后空洞成片聚合而形成宏观裂纹。
对大理岩而言，非均质性对岩石破坏过程及类型的有较大的影响:随均质度系数的提高，出现第一批破坏基元的时间依次退后，分别为第2步(m=1.1)、第4步(m=3.0)、第5步(m=7.0)、第6步(m=15.0);同时，当均质度系数较小时，破坏基元的分布比较分散，而当均质度系数大时，破坏基元则相对比较集中，构成主破裂带。
4.高径比对岩石破坏形态的影响。从高径比0.6的岩石破坏形态可以看出，岩石破坏明显受端部约束的影响，所以进一步破坏受阻，该条件下强度较高，失真严重。高径比为1.0的岩石破裂形态可以看出，随着高径比的增加，端部影响减弱，试件从右上部斜向剪出破坏，端部影响仍然存在。高径比1.5和2.0的情况与1.0的类似，端部影响在逐步减小，这可以从与端部接触部位的材料破坏看出。高径比2.5的岩石破裂形态看出，试件发生了整体剪切破坏，说明端部效应已经减小到不至于影响材料破坏过程的程度。高径比3.0的情况与2.5类似。综上可以看出，端部效应肯定存在于材料试验中，但是其影响在高径比较小时作用明显;其作用随着高径比增加逐步减小，到一定程度后试件不稳定性增强。因此，可以大致认为岩石材料高径比为2.5-3.0，这与IRSM推荐值是一致的。
5.应力与加载步（应变）曲线峰后的动态破坏过程:当应力与加载步曲线位于峰值时，岩石才开始在左下角出现主裂缝并呈活动状态;在峰后阶段，随着应力下降及加载步（应变）的持续增加，岩石的微裂缝逐渐发展并贯通，直至最终破坏，破坏时的加载步（第59步）是峰值时（第26步）的2倍多，应力约为峰值应力的20％。由此可以看出，岩石材料从微裂纹的产生到最终破坏经历了一个较长的发展过程，说明在围压(40MPa)作用下，岩石材料具有一定的塑性变形能力。
6.对岩石破裂过程的声发射进行了数值模拟。当非均质度系数m较低时，对砂岩而言，加载初期有较多的声发射事件发生，且后期声发射事件比较平稳;当非均质度系数m较大时，加载初期的声发射事件较少，而是在应力峰值后有一个比较集中的声发射事件发生。当非均质性系数m=1.1时，随着围压的增大，声发射事件数的第二个峰值点逐步前移，且有减弱趋势，这说明了对非均质性材料，在较低围压下的声发射率峰值呈现两阶段的性质才比较明显。