岩体是一种天然的非均质介质,内含缺陷的尺度跨越多个量级,从宏观大尺度的节理面,到各种微细观裂隙、孔洞等,这些不同尺度的缺陷往往意味着更多的地质构造运动或矿产资源的存在。本文采用理论分析和数值计算相结合的方法研究弹性波在缺陷岩体中传播的规律。在此问题中,弹性波的传播特征同弹性波的波长和缺陷的特征尺寸密切相关。微细观上弹性波和各种缺陷相互作用,宏观上则表现出显著的频散和衰减特性。本研究的核心思想在于以弹性波的波长来量度岩体内部缺陷特征,尤其是在缺陷密度较大条件下。理论方面,依据弹性波散射理论,为考虑缺陷间的相互作用对弹性波多次散射效应的影响,在单缺陷微细观模型的基础上建立了多尺度的双椭圆缺陷模型,得到度量缺陷间综合散射效应的微分散射截面的解析式,结果表明单个缺陷的影响区域是有限的,且具有明显的方向性,当缺陷间距约为其特征长度的1.73-2倍以内时,需考虑缺陷间的强相互作用对弹性波的多次散射效应,反之将视为单次散射。基于线性叠加原理,实现了从微细观相互作用到宏观传播规律的联接,形成了描述缺陷岩体中弹性波传播的多尺度模型,进而分析了缺陷的分布、尺寸对弹性波频散与衰减特征影响的规律。基于多尺度的思想,通过有限元软件模拟分析了弹性波在缺陷岩体中传播过程中细观层面上的波结构变化和宏观层面上的频散、衰减规律。计算结果表明,弹性波的宏观频散和衰减特征强烈地依赖其波长与缺陷特征长度的比,并在一定区域内,波速呈现显著的阶跃变化,揭示了弹性波传播的多尺度效应。细观上,分析了弹性波在缺陷界面上的波结构转化,得到三种界面波的特征方程,模拟结果显示Rayleigh波和Scholte波的速度无频散特性,而Stoneley波的速度具有显著的频率相关性,并且界面波较大的幅值强度表明弹性波宏观上的衰减效应可能同缺陷界面上的界面波有关。微观上,缺陷界面是粗糙不平的,弹性波和界面相互作用,可能会诱发界面微起伏结构的断裂,从而产生新的波场。为求解界面上微结构在波动载荷下断裂瞬时的波场,建立了界面微凸起模型,采用Cagniard-de Hoop方法得到了Laplace-Fourier双积分变换解,解析解结果预测微结构断裂时将产生四种波:P波、S波、直达波和Rayleigh波。利用有限元软件模拟分析了界面微结构断裂后的波场,结果表明在微结构区域形成的波结构同理论模型结果完全一致。在此基础上,探讨了界面上微结构群断裂时的波动效应。