地下工程开挖导致的岩爆具有明显的滞后效应,研究显示,滞后型岩爆的发生与岩石的时滞性破坏密切相关,基于此,考虑开挖后围岩自身所处的实际应力状态,选取工程建设中典型的砂岩为研究对象,在理论分析的基础上,开展静动荷载作用下的单轴压缩及三轴卸荷时滞性破坏试验,并通过PFC3D颗粒流程序对静动荷载作用下砂岩时滞性破坏开展数值模拟分析,综合分析砂岩的时滞性变形破坏特征和破坏机理。主要得到以下相关结论及成果:⑴静力荷载作用下应力水平对砂岩单轴压缩时滞性变形破坏影响显著,随着应力水平的提高,破坏孕育时间呈指数衰减,但远超过常规单轴压缩破坏的孕育时间,而等速变形阶段的平均轴向应变速率呈指数增加趋势;单轴压缩时滞性破坏时,岩样的环向应变和体积应变明显大于常规单轴压缩试验,而且应力水平低于90%时,破坏时的环向应变迅速增长并超过了轴向应变,这也是时滞性破坏区别与常规单轴压缩破坏的显著特征;单轴压缩时滞性破坏时的总能量与常规单轴压缩总体相当,但时滞性加载过程中,耗散能所占的比重明显增加,说明时滞性加载阶段会导致岩石内部的损伤显著发育;时滞性加载阶段岩样环向应变的快速增长导致近轴向劈裂张拉破坏裂纹显著增加,这也导致岩样破坏的碎裂程度更加严重。⑵静力荷载作用下卸荷量对三轴卸荷时滞性变形破坏影响同样显著,随着卸荷量的增加,破坏孕育时间呈指数衰减,而等速变形阶段的平均轴向应变速率呈指数增加趋势;三轴卸荷时滞性破坏时的总能量与常规三轴卸荷破坏时的总能量大致相当,且随着卸荷量的降低,围压卸载阶段的耗散能逐渐减小,但卸荷时滞性阶段的耗散能逐渐增加,三轴卸荷时滞性破坏的剪切面走向也逐渐曲折;三轴卸荷时滞性破坏时的损伤随着卸荷量的降低而逐渐增大,当卸荷量在70%～80%之间,卸荷时滞性阶段累计的损伤大于围压卸载阶段累计的损伤,当卸荷量在85%～100%之间,卸荷时滞性阶段累计的损伤小于围压卸载阶段累计的损伤,而当卸荷量在80%～85%之间,卸荷时滞性阶段累计的损伤与围压卸载阶段累计的损伤较为接近。⑶相较于静力荷载作用下单轴压缩时滞性破坏试验,动力扰动作用下单轴压缩时滞性破坏试验的破坏孕育时间和平均轴向应变速率随应力水平增加的变化规律总体不变,但破坏孕育时间会降幅35%以上,平均轴向应变速率会增幅60%以上;动力扰动阶段的加卸载响应比、总能量、耗散能、损伤均随着应力水平的增加而增大,弹性应变能则相反;当应力水平低于90%时,损耗比低于0.5,而当应力水平高于90%时,损耗比则会高于0.5,且在动力扰动阶段损伤与循环扰动次数呈S型增长规律。⑷动力扰动作用下不同幅值和频率组合对砂岩单轴压缩时滞性变形破坏影响同样显著,随着扰动幅值的升高,破坏孕育时间呈指数衰减,而等速变形阶段的平均轴向应变速率呈指数增加趋势;随着扰动频率的增加,同幅值下破坏孕育时间逐渐减小,平均轴向应变速率逐渐增大;同扰动频率下动力扰动阶段的总能量、弹性应变能和耗散能均随着幅值的升高而逐渐增大,同扰动幅值下动力扰动阶段的总能量、弹性应变能和耗散能均随着频率的升高而逐渐增大;不同幅值和频率组合下的动力扰动阶段的损伤随着扰动循环扰动次数呈S型增长规律,且损伤随着扰动幅值和频率的增加也逐渐增大。⑸相较于静力荷载作用下三轴卸荷时滞性破坏试验,动力扰动作用下三轴卸荷时滞性破坏试验的破坏孕育时间和平均轴向应变速率随卸荷量增加的变化规律总体不变,但破坏孕育时间会降幅43%以上,平均轴向应变速率会增幅275%以上;三轴卸荷时滞性破坏动力扰动阶段的加卸载响应比、总能量、耗散能、损伤均随着卸荷量的增加而增大,弹性应变能则相反;当卸荷量低于80%时,损耗比低于0.5,当卸荷量高于80%时,损耗比则会高于0.5,而当卸荷量到95%以上,其损耗比达到0.9以上,且动力扰动阶段损伤与循环扰动次数呈S型增长规律。⑹静动荷载作用下砂岩单轴压缩时滞性破坏数值模拟试验中,时滞性破坏起点的总裂纹数量相对较少,而在时滞性破坏终点的总裂纹数量明显增多,且随着应力水平的降低,其总裂纹数量大幅增长,同时,在动力扰动作用下,不同应力水平下总裂纹数量相较于静力荷载作用也明显增大;时滞性破坏终点的剪拉比随着应力水平的增加表现出非线性增长趋势,其剪拉比整体大于1.5,而动力扰动作用下剪拉比整体大于静力荷载作用。静动荷载作用下砂岩三轴卸荷时滞性破坏数值模拟试验中,时滞性破坏起点的总裂纹数量相对较少,而在时滞性破坏终点的总裂纹数量明显增多,且随着卸荷量的降低,总裂纹数量大幅增长,同时,在动力扰动作用下,不同卸荷量下总裂纹数量相较于静力荷载也明显增大;时滞性破坏终点的剪拉比随着卸荷量的增加也表现出非线性增长趋势,其剪拉比整体大于2.5,且动力扰动作用下不同卸荷量在三轴卸荷时滞性破坏终点处的剪拉比与静力荷载作用基本相等。