工程实践表明，任何大型复杂岩体工程的成功设计和建设都需要正确和先进理论的指导，同时还往往促进岩石理论的发展，以解决大型复杂岩体工程问题为目标的基础理论研究，成为ITASCA工程科研的主要工作内容。
    LOP计划：LOP是英文Large Open-Pit的简写，它是由澳大利亚CSIRO发起的跨国工程研究项目，旨在总结历史上近千米级大型矿坑边坡的实践经验，为以后大型矿坑设计提供规范性技术指导。
千米级大型高边坡涉及到很多复杂的基础性问题，如岩体力学特性的尺寸效应、空间不均匀性等，很多传统乃至现代分析手段都难以应对这些高难度挑战。ITASCA的贡献之一就是开发了SRM、即综合岩体模型，如下图所示，它可以同时模拟极其复杂的结构面网络、结构面力学行为、以及岩块的复杂力学特性。鉴于结构面空间分布的差异往往决定了岩体力学特性的尺寸效应，而SRM模型极度接近真实的模拟能力使得人类首次能够定量地考虑工程尺度条件下的岩体力学特性的尺寸效应，同时也可以自动考虑不均匀性和各向异性等复杂力学行为。

               SRM模型模拟边坡开挖以后部位结构面的响应及其决定的边坡潜在失稳机理

                    岩体力学特性尺寸效应研究的SRM试样（上）和数值试验成果（下）

    MMT项目：MMT是英文Mass Mining Technology的缩写，即大规模采矿技术研究，其中崩落法开采和过程控制是重点。ITASCA的重要贡献之一是把当今世界上最先进的岩体破裂监测技术和数值分析技术有机地结合在一起，作为把握和预测崩落状态和发展态势的核心技术手段。

                       岩体破裂和破裂发展过程现场观察、测试、分析项结合的工作原理

                         岩体破裂和破裂发展过程的岩石力学理解

    MMT研究的技术关键之一是从理论上正确理解节理岩体破裂和破裂发展过程，并有效地在现场把握这一过程和进行正确的力学描述，围绕这些技术核心的研究工作包括验证ITASCA开发的SRM、即综合岩体模型。
实例验证选择在力拓公司位于澳大利亚南部的E26矿山，先是采用ASC微震监测技术获得崩落过程岩体破裂类型和机理的认识，并利用ASC系统的准确定位技术解译出岩体内裂隙网络分布，作为建立SRM的基础资料。根据利用这些资料建立的SRM模型模拟崩落过程，模拟结果在三个方面得到了现场印证：
  ŒSRM模型中破裂发展指示的微震现象与实际测试结果充分接近；
  崩落块体的尺度与现场统计结果充分接近；
  Ž崩落区的形态和崩落发展速度与现场充分接近。

    大理岩力学特性的数值描述：这是ITASCA中国公司为满足锦屏二级深埋隧洞特殊专题科研和生产实践活动开展的科研活动，在认识到大理岩具备的破裂特性和复杂峰后力学行为的基础上，实现对这些复杂力学行为的数值描述，使得能对采用数值方法研究隧洞开挖后围岩状态。
锦屏深埋隧洞开挖以后破围岩出现普遍的破裂损伤现象，开挖荷载释放导致的破损损伤区深度相对不大，且围岩变形量相对很小。但围岩相对较大变形主要是破裂损伤随时间不断发展到的结果，即体现破裂的时间效应问题。从岩石力学基本理论上理解，围岩开挖响应取决于如下几个方面的特性：
  Œ大理岩的破裂特性，它决定了隧洞开挖以后破裂损伤响应方式；
  大理岩复杂的峰后特性，指随围压增高以后脆性特征得到抑制、延性和塑性特征增强的特点，它决定了开挖释 放荷载导致的破损损伤、乃至脆性破坏区深度主要限制于在低围压脆性区的现场表现形式；
  Ž破裂发展的时间特征，它决定了变形随时间发展、锚杆应力随时间增长的现场表现方式。
    研究工作分两个阶段进行，第一阶段先不考虑破裂发展的时间效应问题，侧重于研究静态加载条件下大理岩（岩石、II类岩体、III类岩体）的破裂特性和峰后行为，在此基础上开展第二阶段的研究工作，研究大理岩（岩石、II类岩体、III类岩体）破裂扩展的时间效应。
    大理岩岩石破裂、峰后、破裂扩展时间效应的研究工作采用试验室研究为主的手段，目的是获得完整岩石的这些力学行为，作为研究岩体力学特性的基础。II类和III类岩体上述力学特性的研究工作以数值分析为主，以现场测试数据和专项试验为验证依据的途径，解决研究对象尺寸涉及的复杂问题。
    第一阶段工作中关于大理岩复杂力学特性数值描述采用建立在微力学理论基础上的方法程序，其基本思路是构建“数值材料”使得其力学特性与物理材料充分接近，其宏观力学特性决定于数值材料的微力学参数（颗粒级配、胶结方式、颗粒和胶结物力学特性），而并非传统数值方法那样给材料赋宏观力学参数。采用微力学数值方法模拟的“数值大理岩”能否真正体现现实中实际大理岩力学特性的检验标准包括：
  «常规力学参数，特别是峰值强度满足Hoek—Brown经验准则，保证常规力学特性与既往经验和工程实践总结之间的高度相似性；
  «与大理岩岩石峰后曲线形态的室内试验结果一致地，随围岩水平增高，“数值大理岩”岩体峰后曲线也呈现脆—延—塑转换特性，满足非线性段的相似性；
  «能反映岩体具备的破裂特性，并且，随围压水平增高数值大理岩岩体中剪切破裂增加、张性破裂减少，满足一般性认识；
  «利用这种“数值大理岩”模拟的给定埋深环境下隧洞开挖获得的破裂区分布特征与现场测试成果基本相符，体现其工程可靠性和应用价值。

                    大理岩复杂力学特性的数值描述和验证（第一阶段成果）

    上图表示了大理岩复杂力学特性数值描述和验证（第一阶段）的研究成果，其中左上角的a图为大理岩岩石试样的室内三轴试验成果，注意峰峰强度后曲线段形态随试验围压水平的变化。中上b图为II类“数值大理岩”具备的轴向应力—应变关系曲线，随围压水平增高，峰后曲线形态呈现出从脆性经延性向理想弹塑性转化的特点，即所谓的脆—延—塑转换特性。右上c图为II类“数值大理岩”与实际II类大理岩峰值强度曲线的比较，二者之间具有高度吻合性。左下d图的横坐标表示围压水平，纵坐标表示了裂纹数量，随围压增大，剪切裂纹数量不断增大而张裂纹数量不断减小，围压水平对破裂性质的一般性关系得到了印证。右下e表示了利用“数值大理岩”进行隧洞开挖模拟以后获得的破裂损伤区分布及其与现场声波测试成果(c图左侧)的比较，二者不论是在断面形态还是在各典型部位的深度分布上具有良好的一致性，表明了从微观力学特性刻画现实岩体的“数值大理岩”具有良好的工程可靠性和应用价值。进一步的对比分析证明，对于这类复杂问题，采用微力学方法程序的上述工作方式比传统的连续力学方法程序（如FLAC3D）不仅具有更好的理论合理性，而且，具有更好的现实可靠性。