天然岩体内存在大量的节理、裂隙和断层等初始损伤,实际工程中的裂隙岩体又经常受到岩爆、地震和地下空间开挖等动力荷载的扰动,岩体中这些非线性结构面的存在将会对其动态力学性能产生严重的影响。研究裂隙岩体的动态力学特性对于充分认识裂隙岩体的裂隙扩展机理、强度和变形等特征以及地下空间的稳定性控制具有重要意义。为了分析裂隙岩体在冲击荷载作用下的动态力学性能和裂纹扩展的分形特征,本文采用理论分析和落锤冲击试验相结合的方法,开展了不同节理特征和不同加载速率下的动态压缩实验。主要研究内容和结果如下:(1)基于落锤冲击试验测试系统,开展了不同节理倾角、不同节理组数、不同落锤质量和不同落锤高度下的岩样冲击试验,对试验中岩石材料的动态应力应变关系、动态力学参数以及能量吸收规律等动力特性进行了分析。得到以下结论:不同节理倾角和不同节理条数岩样的应力应变都经历了弹性变形,裂隙稳定发展,裂隙非稳定发展和破坏后残余变形4个阶段。峰值应变和最大竖向变形均与下落高度、重锤质量和裂隙条数呈正相关关系,60°、30°、45°、90°和0°倾角试样的峰值应变依次增大,0°、45°、60°、30°和90°倾角的最大竖向变形依次增大;裂隙岩石动态抗压强度和动态弹性模量均与节理条数和节理角度呈负相关关系。试验冲击过程满足动量-冲量守恒关系;根据能量守恒原理,在相同质量不同高度冲击试验条件下,裂隙砂岩吸收的能量仅占重锤重力势能的小部分(26.7%左右),其余大部分能量被重锤、铝垫片和力传感器消耗;然而,在相同高度不同质量冲击试验条件下,冲击荷载的能量吸收正好相反。(2)基于分形理论,定量地描述了砂岩在冲击过程中裂纹的扩展演化分形特征,并建立了裂纹动态扩展过程的分形增长模型。另外,裂纹的分维值不仅与裂纹密集度和裂纹宽度有关,还与裂纹的扩展速率和加载速率等因素有关。