岩石基础开挖是大型水电工程建设中的重要环节之一,钻孔爆破是目前岩石开挖的主要手段。在利用炸药的能量对被开挖岩体进行破碎的同时,将对保留岩体产生不可避免的损伤。工程实践中,开展爆破开挖损伤现场检测和并进行准确判定,是进行爆破损伤控制的前提,而基于声波测试的岩体开挖爆破损伤区检测,是国家标准和行业规范推荐的主要现场检测方法。论文以白鹤滩水电站坝肩槽开挖爆破损伤现场检测为背景,结合理论分析和室内试验,分析了边坡岩体开挖爆破损伤机理,建立了岩体损伤的纵波上升时间变化率判据、提出了基于纵波上升时间的损伤区检测方法,研发了新型声波换能器,发展了基于声波参数的岩体爆破损伤区检测方法。论文取得的主要研究成果如下：揭示了岩石开挖爆破损伤区微裂纹分区扩展机制。研究微裂纹的激活、扩展机理,是理解岩体宏观损伤规律的必要基础。爆炸荷载在岩石介质中激发的应力场,使得岩石中的应力状态会按照时间顺序,先后处于以下几个阶段：径向应力与环向应力均为压应力的压剪应力状态,径向应力为压应力、环向应力为拉应力的拉剪应力状态,径向应力与环向应力均为拉应力的拉剪应力状态。当距离爆破孔较近时,压剪应力状态控制了岩石中微裂纹的扩展；随着距离的增大,微裂纹的扩展主要由拉剪应力状态控制。提出了基于纵波上升时间变化率的岩体爆破损伤区检测方法。理论分析和室内试验表明,测试孔孔壁与声波换能器之间的距离对测得的纵波速度结果影响较大,并足以影响纵波速度测试结果的准确性,而测得的纵波上升时间则基本不受该距离的影响。相对纵波速度变化率而言,纵波上升时间变化率对所测岩体物理力学特性的变化更加敏感。通过对比分析,建立了基于纵波上升时间变化率的爆破损伤判据,较为合理的变化率为≥10%。而且,采用纵波上升时间变化率来判别爆破损伤区,较采用传统的纵波速度变化率而言,所测得数据的稳定性及可靠性更好。研发了可以应用纵波振幅进行损伤区检测的声波换能器。由于现场检测中常规的声波换能器不能保证耦合条件的一致,从而导致测得的纵波振幅不能较好地反映岩体的损伤。采用室内试验研究了耦合条件对振幅测试的影响,结果表明,测试对象与声波换能器之间的耦合距离对测试结果影响很大,以致当耦合距离较大时,测得的振幅根本不能反映岩体的劣化；另外,测试时耦合压力的不同,也会导致测试结果的不一致,进而降低测试结果的准确性。所研发的换能器能直接与测试孔孔壁接触,并通过引入压力可控的增压、卸压装置,从而在测试过程中严格保证耦合条件的一致,因此可以测得准确的纵波振幅。提出了破碎岩体条件下改善声波波形质量的测试技术。在破碎岩体条件下进行声波检测时,为保证换能器与测试孔孔壁之间的耦合,在测试过程中需要向测试孔注水。室内试验结果表明,当测试孔中水的流速发生改变时,根据动量定理会产生脉动压力,从而使换能器接收到的声波信号受到低频干扰；当在换能器上方设置由低波阻抗材料制成的应力波反射装置后,由水流速度变化所诱发的低频干扰会显著降低。同时,现场实测数据表明,当声波波形受到由水流速度变化所诱发的低频干扰影响时,以适当的频率进行低截滤波后,可以使首波起跳点更加清晰、波形数据可读性增强。