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本文以黑峪隧道改扩建爆破施工为工程背景,以喷射混凝土及中夹岩柱灰岩为研究对象,采用室内模具及现场取样两种方法制取标准试样,首先对C25混凝土及灰岩进行单轴压缩试验得到其基本力学参数,然后对C25混凝土及灰岩进行单次冲击及循环冲击压缩试验,得到了不同应变率条件下的动态力学特性。根据损伤理论,建立了时效损伤模型,并根据实测数据对其进行了验证。采用时效损伤模型反推循环冲击荷载条件下C25混凝土及灰岩的累积损伤效应。在黑峪隧道进行现场试验,研究了爆破引起喷射混凝土及中夹岩柱累积损伤、损伤增量与等效距离、等效药量、振速、振动能量等的相关关系,得出如下结论:1、C25混凝土静态及动态力学特性研究（1）C25混凝土平均单轴抗压强度为24.87MPa,弹性模量为11.82GPa,声波速度为3692m·s-1。（2）对C25混凝土进行SHPB试验,发现其峰值应力与应变率具有良好的幂函数相关性,峰值应变与峰值应力均随应变率的增大而增大。（3）对C25混凝土进行了循环冲击压缩试验,发现峰值应力及弹性模量均随着循环冲击次数的增加而逐渐降低,相反,峰值应变随之逐渐增大。应变率相近时,混凝土的累积损伤与冲击次数具有良好的指数相关性。（4）根据损伤理论,提出了新的时效损伤模型,并对实测数据进行了拟合。根据提出的时效损伤模型反推C25混凝土多次冲击后的理论累积损伤。发现理论损伤与实测损伤具有良好的对应性,同时指出C25混凝土产生裂纹的试验损伤阈值在0.198～0.391范围内,理论损伤阈值在0.314～0.351范围内;C25混凝土破碎的试验损伤阈值大于等于0.554,理论损伤阈值在0.554～0.693范围内。2、灰岩静态及动态力学特性研究（1）对灰岩进行多次单轴试验,求得其平均单轴抗压强度为93.76MPa,弹性模量为21.96GPa,声波速度为5122m·s-1。（2）对灰岩进行了单次冲击压缩试验,峰值应变及峰值应力均随应变率的增大而增大,呈指数相关。破碎程度随着应变率的提高变的越来越严重。入射能、透射能、吸收能及反射能均与应变率呈指数正相关,相反,能量耗散率与应变率呈指数负相关,入射能增加速度最快,透射能次之,吸收能再次之,反射能增加速度最小。（3）对灰岩进行了等应变率（应变率相近）循环冲击压缩试验,发现随着冲击次数的增加,灰岩的峰值应力逐渐降低,相反,峰值应变随之逐渐增大。灰岩的累积损伤与冲击次数呈指数正相关。随着冲击次数的增加,入射能变化不大,透射能及反射能在逐渐降低,相反,吸收能及能量耗散率在逐渐增大。（4）采用实测数据对时效损伤模型进行了验证。根据提出的时效损伤模型反推灰岩多次冲击后理论累积损伤,理论损伤与实测损伤具有一定对应性。同时指出灰岩产生裂纹的试验损伤阈值在0.202～0.531范围内,理论损伤阈值在0.486～0.673范围内;灰岩破碎的试验损伤阈值大于0.531,理论损伤阈值大于0.673。3、爆破引起喷射混凝土累积损伤研究（1）基于等效药量及等效距离的振速衰减公式相比传统公式拟合相关性更好,两者相对误差基本都在20%范围以内。采用小波包理论对各测点爆破振动能量进行了研究,发现振动能量主要在O～100Hz范围内,约占总能量的98%,其中0～62.5Hz范围内能量最为集中,占总能量的80%以上。振速及振动能量均在0～20m范围内衰减较快,20～40m范围内衰减较慢,且振动能量衰减系数近似为振速衰减系数的2倍。（2）爆破引起的喷射混凝土累积损伤随着循环次数的增加而逐渐增大,而损伤增量逐渐降低,该损伤具有不可逆性。4个循环爆破后,距离爆源较近的1号测点（5m）累积损伤最大,为0.274,大于规范损伤阈值0.19,但喷射混凝土并没有失稳破坏,根据第2章室内试验可知,混凝土破坏失去承载力的损伤阈值大于0.554,可知1号监测点及更远处混凝土发生破坏失稳的可能性比较小。（3）与掌子面距离约为20m处,累积损伤约为0.05,振速、振动能量衰减速度及损伤增速出现拐点,说明与掌子面距离小于20m时,损伤增量较大,引起的损伤也较大,振速及振动能量衰减较快。大于20m时,振速、振动能量、损伤增量及累积损伤趋于平稳。（4）采用等效药量及等效距离对每次爆破引起的混凝土损伤增量及振速进行了拟合,相关系数大于0.9,两者具有良好的幂函数相关性。4、爆破引起中夹岩柱累积损伤研究（1）中夹岩柱爆破振动信号的能量主要集中在低频带（0～100Hz）;爆破振动能量越高,衰减越快;随着距离的增大,高频能量被吸收,能量向低频带集中;能量衰减系数近似为速度衰减系数的2倍。与掌子面距离0～20m范围内,振速及振动能量衰减极快,在20～40m范围内,两者衰减趋于平缓。（2）爆破引起本次试验监测点处的中夹岩柱累积损伤均较小,距离掌子面9m处监测断面累积损伤最大为0.078,第1次损伤增量最大为0.0384,说明爆破对9m及以外中夹岩柱影响较小。由损伤增量、振动能量、振速随距离的衰减趋势可知,与掌子面距离0～20m范围内,损伤增量、能量及振速衰减极快,在20～40m范围内,三者衰减趋于平缓。（3）采用等效药量及等效距离对每次爆破引起的损伤增量及振速进行了拟合,发现两者可采用相同的拟合函数,拟合系数不同,但相关系数基本都大于0.9,相关性良好。损伤增量与振速具有良好的幂函数相关性。