本文在混合高阶DDA框架下,通过深度研发和创新实现了对电液伺服试验机的闭路循环控制机制的数值模拟,建立了能够开展岩石材料承载、变形和破坏机制模拟的数值试验方法并对岩石材料的单轴力学特性开展了数值试验研究。论文首先简要介绍了岩石基本力学特性的研究手段及力学试验机的发展历程;并对数值试验的既有研究进展进行了综述。然后,重点介绍了伺服控制原理和在混合高阶DDA方法的基础上进行二次开发实现了对伺服控制加载技术的模拟。之后,以可解析求解的双块体接触模型案例验证了程序的正确性和可行性。进一步地,通过电镜扫描和图像识别建立了实际岩样的数值试验模型,真实反映了岩石材料内部的矿物颗粒组成和接触特征。对数值试样模拟单轴强度试验,所得结果与室内单轴试验吻和较好,为建立岩石细观结构与宏观力学响应之间的联系提供了新的研究手段,具体成果如下:(1)推导了混合高阶DDA方法的各子矩阵基本公式,阐明了混合高阶位移模式下所涉及的单纯形积分、初应力传递、接触三大问题。(2)采用C语言对DDA源程序进行二次开发,加入伺服控制系统程序,利用简单的两块体接触模型加以验证,所得结果合理有效。(3)借助电镜扫描技术进行构岩矿物成分分析,通过Matlab开发图像识别和边缘提取算法,进而对图像作数字化重构,建立的模型能够真实反映岩样内部细观组构并进行参数赋值。通过ANSYS有限元前处理功能对块体材料区域进行细分,满足了矿物颗粒接触和计算的需要。(4)在模型试样的基础上开展数值试验研究,所得应力-应变全过程曲线与室内常规试验结果吻合度较高,验证了程序的可行性,为研究岩样峰后非连续变形特性提供了支持。研究成果表明:在细观力学参数保持一致的前提下,各试样峰值强度和残余强度表现出与细观构岩晶体含量和位置的高度相关性;试样破裂过程、破坏形态和强度特征表现出较强的离散性。节理面分布和块体边界参数对裂纹扩展、贯穿、形成、破坏都有很大的影响。