新建京张高速铁路为24届北京冬奥会配套基础设施建设工程项目,其中新建八达岭隧道以其大埋深、穿越铁路线以及古建筑物等特点而成为标段的控制性工程;且其所处围岩多为III、IV级弱风化花岗岩。钻爆法施工中,位于工作面附近的隧道围岩不可避免地受到爆炸作用的影响;距离掌子面一定距离处的围岩在频繁爆破应力波的冲击作用下会产生损伤,进而影响围岩的稳定性。论文采用SHPB试验系统进行了岩石试件冲击试验和重复冲击试验,研究了岩石在重复冲击过程中参数的变化和累积损伤的发展过程;分析了冲击次数与损伤的相关性以及试件在冲击过程中的能量耗散情况;在新建八达岭隧道围岩壁钻孔,测试了重复爆破作用下的岩体声波波速,分析孔内波速和损伤的发展情况。得出以下结论:(1)花岗岩的典型应力应变曲线主要包含4个阶段,线性增长段、原生裂隙压密段、强化段和卸载段。动态单轴冲击压缩下岩石破坏是拉应力破坏。重复冲击下的波形曲线幅值随冲击次数的增多而逐渐减小;反射波经历了由V形向W形转变,又由W形向V形变化的过程。随着冲击次数的增长峰值强度逐渐降低,且在曲线发展后期峰值强度减小幅度较大。岩石的弹性模量随着冲击次数增加逐渐下降,但初期下降程度小,而后期下降程度较大。(2)重复冲击作用下岩石的破坏为首先在试件直径方向裂开一条主裂隙,随着冲击次数的增加进而引起整个试件的破坏;试件破坏时成小块状,不产生粉状破碎。冲击次数与累积损伤符合y=α-βln(ω/x-γ),参数α影响初始阶段损伤累积,β控制前期和后期累积损伤,γ控制后期累积损伤,ω控制初中期累积损伤。随着冲击次数的增加,入射能和反射能逐渐减小,但入射能减小幅度较小;透射能和耗散能逐渐增大,但耗散能增加的程度小于透射能。冲击次数和累积损伤与累积耗散能均成线性正相关关系。(3)孔内声速分布有以下的规律:声波速度沿着孔深方向大致呈降低趋势,孔底波速较高而孔口波速较低。声波曲线具有明显的区域性,可划分为2个或者3个区域,靠近孔口的区域往往比较破碎,受爆炸冲击影响较小。2区或者3区受爆破作用比较明显,往往在前几次爆破时变化不明显,在多次爆破作用后其声速值会迅速下降。裂隙区岩石对爆破作用不敏感,而塑性区则对爆破作用敏感。随着爆破次数的增加,累积损伤增大,且孔口位置影响大。累积损伤的变化呈S型的增长关系,平均损伤值随爆破次数增加而增大。确定了爆破作用的影响范围为50m。(4)根据隧道爆破过程中产生的损伤原因,将损伤产生的原因归结为爆破作用、开挖卸荷和空间效应的二次损伤,并指出空间效应引起的损伤不占主导作用。总结利用H-B准则,确定出爆破所在位置处的岩体参数,并采用系数法和波速法进行计算并进行对比,推荐采用系数法计算。(5)根据等代圆法计算出换算的的圆形隧道半径为9.78m,根据松动圈理论得出围岩的松动区范围和塑性区范围分别为2.6m和3.5m。基于声波衰减规律,在不同的围岩区域,回归拟合出统一的随爆破次数变化的累积损伤预测多项式。