随着国民经济的不断发展以及人民美好生活的愿景,对于清洁能源和便利交通的需求愈发强烈,同时西部大开发、南水北调、国家中长期铁路及公路规划、“一带一路”等国家层面的政策和规划相继布局和贯彻落实,深埋、大跨度及复杂地质条件下地下工程的建设成为我国水利水电、公路铁路及能源开采等领域工程建设的“新常态”。现阶段,地下工程岩体的开挖仍以钻孔爆破法为主,爆破开挖时岩体所承受载荷是在一定初始地应力下的动力扰动。从地下工程建设全局出发,研究爆炸应力波在工程岩体中的传播规律时,须考虑初始地应力的影响。众所周知,天然岩体是由完整岩石和节理、裂隙等构成的地质体,由于组成岩体介质的离散和不连续性,需分别对爆炸应力波在完整岩石和节理处的传播特性开展研究,才能全面地获取其在节理岩体中的传播规律。基于此,本文以“岩体结构”观点为前提,即认为节理岩体是由完整岩石及节理所组成的地质结构体,在揭示地应力变化对爆炸应力波分别在完整岩石及节理处传播特性影响的基础上,对不同地应力下爆炸应力波在节理岩体中的传播衰减规律,分别开展了模型试验、理论推导及数值模拟三个方面研究,完成的主要工作有:(1)综合分析了国内具有代表性的几个深地下工程围岩力学参数,确定了模型试验原岩物理力学参数选取范围,随后基于相似理论、配合比试验和室内试验得出了模型材料的配合比及物理力学参数;选用了大型地质力学试验装置来施加双向等围压及不等围压静载,制作了大尺寸模型试块(1600 mm×1300mm×400 mm),在试块中心采用了柱状装药的导爆索来产生爆炸荷载,实现了不同静载下大尺寸试块爆炸应力波传播试验;考虑节理角度和数量对爆炸应力波传播规律的影响,分别设计并制作了单节理、双节理及多节理试块,试验中装药量保持不变,采用了单个试块重复施加爆炸荷载的方法,对不同地应力下爆炸应力波在完整岩石及节理岩体中的传播与衰减规律进行了研究。(2)针对地应力下爆炸应力波垂直入射节理岩体的传播衰减规律,在多节理试块开展的不同双向等围压静载工况的试验结果基础上,研究了围压和节理数量对应力波传播规律的影响;考虑地应力对节理初始刚度的影响,同时基于位移不连续理论并结合时域递归法,推导出了地应力下一维应力波穿越多条平行节理的传播方程,并从波形和透射系数两个方面对比分析了理论与试验结果。(3)对于地应力下应力波斜入射节理岩体,在单节理和双节理试块中开展了双向等围压和不等围压静载下爆炸应力波传播试验,基于柱面波传播理论分析了围压、侧压力系数和节理角度对应力波传播规律的影响;考虑地应力对节理刚度及柱面波在完整岩石中传播的几何及物理衰减的影响,并结合位移不连续理论和时域递归法,以及柱面波在节理之间岩石介质透反射过程中所发生的衰减,分别推导出了地应力下柱面波在单节理岩体和多节理岩体中的传播方程,并将理论与试验结果进行了对比。(4)基于不同模型试块中与爆源同等距离测点所采集的应力和应变时程曲线,结合应力波传播理论,推导出了应力波能量传递系数,并以此分析了不同静载下爆炸应力波在完整岩石,以及垂直和斜入射节理岩体的能量传递规律,分别研究了围压、侧压力系数、节理角度和数量的影响。(5)通过模型试验中不同双向等围压下完整岩石中应力波速的变化确定了其初始损伤变量的演化规律,并结合莫尔库伦强度准则,建立了考虑初始损伤的岩石莫尔库伦弹塑性本构模型。利用UDEC自带fish语言对该本构模型进行了数值实现,同时结合节理非线性变形模型,对试验中所开展的双向等围压静载工况进行了数值计算,并与试验结果进行了对比验证。最后基于该数值计算方法,更深入地研究了围压、节理角度和数量对应力波传播规律的影响。