长期复杂地质作用使得岩体内部赋存有大量随机分布的节理,并表现出与完整岩石不同的力学特性。随着地下工程开挖深度的不断增加,岩体越来越多的承受岩爆、冲击等动态荷载的作用,因此,对节理岩体的动态力学特性研究成为近年来研究的热点。应力波在节理岩体中的传播特性研究对爆破工程、岩爆、地震等产生的动力灾害预防具有重要意义。本文以花岗岩为主要研究对象,对完整花岗岩试样、节理花岗岩试样和预制水泥胶砂节理试样开展SHPB(SplitHopkinsonPressureBar)冲击试验,研究了完整花岗岩及节理花岗岩的动态力学特性,构建反映粘弹性损伤特性的动态力学本构模型;探究了节理粗糙度和节理接触面积对应力波传播的影响规律;分析了节理花岗岩的动态抗拉特性及能量耗散规律,以期为深部岩体在工程爆破、岩爆等动载作用下提供理论和参数支撑。(1)开展了完整花岗岩开展SHPB冲击压缩试验,通过改变试件与杆件端面润滑剂涂抹状况控制端面摩擦。研究不同端面摩擦状况下完整花岗岩试样的破坏模式及应力应变关系。同时,采用LS-DYNA数值计算软件模拟SHPB冲击压缩试验,改变模型中试样与杆件的端面摩擦系数,系统分析了端面摩擦系数对岩石破坏过程和动态抗压强度的影响,研究结果表明,端面摩擦越大,花岗岩试样破碎程度越小,岩样表现的动态抗压强度越大。(2)完整花岗岩在SHPB冲击压缩试验中表现的力学特性与准静态试验不同,其动态抗压强度和应力应变关系具有应变率依赖性。基于朱王唐(ZWT)模型,以满足Weibull分布的统计损伤模型代替朱王唐模型中的非线性弹簧元件,剔除朱王唐模型中反映岩石准静态力学的低频Maxwell体,建立了完整花岗岩的动态损伤本构模型;对模型参数进行拟合,获得的完整花岗岩拟合应力应变曲线与试验结果吻合良好,能够反映不同应变率下完整花岗岩抗压强度和弹性模量随应变率增高而增大的应变率效应。(3)节理的几何特征和力学特性对节理花岗岩的动态力学特性有重要影响。为了建立节理花岗岩动态本构模型,以宏观损伤变量描述贯通节理,根据Lemaitre应变等效假设,将贯通节理岩体在冲击压缩荷载下的宏、细观损伤进行耦合分析。改进完整岩石动态损伤本构模型,使用宏细观耦合损伤体代替Weibull损伤体,构建了综合考虑宏观缺陷(节理面)、微观缺陷(微裂隙微孔洞)的贯通节理花岗岩岩体动态力学本构模型。同样,该本构模型拟合应力应变曲线与试验结果吻合度较好,反映了节理面几何特征和力学特性对节理岩体应力应变关系的影响规律。(4)岩体中节理面的粗糙度和接触面积对应力波在节理岩体中的传播和衰减特性有重要影响。采用劈裂法制作不同粗糙度、相同接触面积的节理花岗岩试样;使用预制一端含扇形凹槽的水泥胶砂试样,制作相同节理粗糙度、不同节理接触面积的模拟节理岩体试样,实现节理粗糙度和接触面积的单因素控制。对制作的节理花岗岩试样和模拟节理岩体试样进行SHPB冲击试验,通过开展弹性状态下的SHPB冲击试验,实现了不同节理粗糙度和接触面积的单因素分析,获得了应力波透射系数和节理岩体等效刚度随节理粗糙度和节理接触面积的变化规律。(5)开展节理花岗岩的SHPB冲击劈裂试验,研究了节理岩体的动态抗拉特性及能量耗散规律。通过粘贴在节理花岗岩试样上的应变片,判断其是否满足巴西圆盘试验的中心起裂条件,研究发现只有部分节理角度花岗岩试样满足中心起裂条件并可获得动态抗拉强度。因此,基于SHPB系统的能量耗散理论,分析节理花岗岩SHPB冲击劈裂试验中系统的入射能、透射能及反射能,得到了冲击杆速度、节理角度、节理类型、入射波延续时间等因素对节理岩体破坏模式和能量耗散特性的影响规律。