针对天然岩块几何形貌复杂、岩体遭受地应力作用的工程实际,为了爆破施工中能够达到最佳破岩效果和便于围岩稳定性分析,研究了具有轴向静载的变截面岩石应力波传播特性。首先,通过理论分析,研究了由于杆件发生弹性变形,轴向静载对阶梯型杆的透射系数和连续变截面杆的应力波传播系数的影响。结果表明:轴向静载能够增强应力波在变截面杆中的传播能力;变截面率、弹性模量、泊松比决定了杆件的初始变形大小,进而影响了应力波的传播。其次,基于弹性杆的分析结果,考虑岩石密度、动态弹性模量、纵波波速与初始应力的关系,分别建立了阶梯型岩石和连续变截面岩石的应力波传播模型,研究了由于轴向静载导致岩石发生不同程度的初始变形,岩石应力波的透射系数和幅值衰减的演化规律。结果表明:轴向静载显著影响应力波的时域和频域传播衰减特征,随轴向静载的增大,阶梯型岩石应力波幅值的透射系数和连续变截面岩石的幅值衰减系数均表现为“先减小后增大”;轴向静载、岩石几何形貌、变截面率共同决定了幅值衰减系数大小及其空间变化特征。然后,设计并开展了具有轴向静载变截面红砂岩的应力波传播实验,研究了初始应力和变截面共同对应力波波形、幅值空间衰减及频率相关性等特性的影响,与理论结果进行了定性对比。结果表明:静应力越大,应力波波形下降沿越陡,卸载应力峰值越大。同一测点幅值随静应力的增大而先快速减小后缓慢变化。随静应力的增加,响应幅值和幅值衰减系数均先快速减小,后缓慢变化。响应幅值对红砂岩的变截面率变化不敏感,而幅值衰减系数随静应力的变化率与变截面率呈正相关。在频域内,随着静应力的增加,频谱图由陡变缓,各频率波的幅值也呈现由快速减小到缓慢变化的特征,低频波幅值受静应力的影响更为明显。最后,基于理论、实验和数值计算三方面的研究结果,探索了具有轴向静载下变截面岩石的应力波幅值衰减机理。具有轴向静载下变截面岩石的应力波幅值衰减分为几何衰减和物理衰减,几何衰减与初始应力和扰动幅值均无关,初始应力影响岩石的物理衰减。岩石的几何特征决定微孔隙、静应力沿轴向的分布,静应力又决定了岩石孔隙的压密程度。孔隙压密程度是决定应力波能量衰减的本质因素,几何特性和初始应力均是导致岩石应力波传播规律改变的直接原因。