岩石动态损伤模型在解决岩石爆破和冲击等岩石动力学问题中占有重要地位,对研究岩石动力学问题具有举足轻重的作用。目前,尽管岩石动态损伤模型有很多,但是这些模型仍有一定的不足和缺陷,亟待对其完善和改进,或者有待进一步建立一个新的岩石动态损伤模型。本文首先针对目前常用的岩石动态损伤模型的不足和缺陷,基于弹塑性力学和损伤力学,以统一强度理论作为屈服准则,建立一个新的岩石动态损伤模型;然后为了便于岩石动态损伤模型的应用,采用Fortran语言对所建立的岩石动态损伤模型进行编程使其数值实现;最后基于岩石动态损伤模型对岩石动态的直切槽半圆盘弯曲(NSCB)试验和不同地应力条件下的岩石爆破进行数值模拟,进而对这两个典型的岩石动力学问题展开研究。本文的研究内容和结论主要包括:(1)岩石动态损伤模型的建立。基于统一强度理论,推导出了岩石动态损伤模型的本构关系式,从而建立了一个岩石动态损伤模型。该模型综合考虑了岩石的Lode角效应、应变率效应、岩石的围压效应、岩石拉伸和压缩条件下的硬化行为、岩石拉伸和压剪条件下的损伤演化规律,修改了 HJC模型中关于对体积应变不合理的表示,并给出了统一强度理论屈服面奇异性的解决方法。(2)岩石动态损伤模型的数值实现及其验证。首先采用Fortran语言通过大型通用有限元软件LS-DYNA的用户材料自定义接口(Umat)对该本构模型进行编程,使用Fortran语言编译器Intel(R)Fortran Complier运行程序文件,生成新的LS-DYNA求解器,将岩石动态损伤模型内嵌到LS-DYNA中;然后分别从基本参数、强度参数、硬化参数和损伤参数等四个方面给出了岩石动态损伤模型参数的具体确定方法;最后通过典型的四个算例即岩石单轴压缩试验、岩石三轴压缩、岩石单轴拉伸试验和岩石SHPB试验对所建立的岩石动态损伤模型进行验证。结果表明:新生成的LS-DYNA求解器运行稳定;所建立的岩石动态损伤模型完全能够刻画岩石的准静载和动载条件下的力学行为。(3)岩石动态损伤模型主要参数的敏感性分析。基于单元测试法和局部参数敏感性分析方法,分别从定性和定量两个方面对岩石动态损伤模型的主要参数进行了敏感性分析,它们的敏感度从大到小依次为:βm、D1、β0、α、Pcrush、μcrush、b1、μlock、Plock、D2、K1。K2和K3对岩石的准静态力学行为没有影响。(4)岩石动态NSCB试验的数值模拟研究。基于岩石动态损伤模型对岩石动态NSCB试验进行了数值模拟,分别研究了加载速率对NSCB岩石试件损伤演化、破坏形态和能量演化的影响。研究结果表明:加载速率对NSCB试件的损伤范围、破坏形态和能量演化均具有重要影响。加载速率越大,NSCB的损伤范围越大,裂纹的平整性越差,内能的最终稳定值越大。根据岩石内能与总能量的比值,可以把NSCB试验中岩石试件从变形到破坏的全过程划分为五个阶段,这对加深认识岩石的动态断裂特性具有重要意义。(5)不同地应力条件下岩石爆破的模拟研究。基于岩石动态损伤模型对不同地应力条件下岩石的爆破进行了数值模拟,并结合理论分析,从地应力对岩石爆破的损伤演化、裂纹扩展和能量演化三个方面展开研究。研究结果表明:静水压力越大,岩石的损伤范围越小,岩石获取的能量的利用率越小,炸药能量的有效利用率越大;地应力侧压系数k对岩石的损伤范围、裂纹扩展和能量演化均有一定的影响,随着地应力侧压系数k的增大,岩石的损伤范围呈减小趋势,岩石获取的能量利用率和炸药能量的有效利用率呈增大趋势;裂纹主要沿着最大应力方向扩展,地应力侧压系数主要影响最小应力方向裂纹的扩展。