近年来,隧道及地下工程领域发展迅速,给人们生活生产提供了极大的方便。同时,隧道施工和运营中的各种安全隐患也逐渐受到人们的重视。为了探索颗粒混凝土作为隧道衬砌层抗爆性能的特性及其影响因素,本文通过实验研究颗粒混凝土静态和不同应变率下力学行为,同时建立颗粒混凝土 Z-W-T本构方程,利用该本构方程对隧道衬砌层进行了数值模拟研究。利用MTS万能试验机,基于材料力学相关知识,实验得到颗粒、普通混凝土的相关力学参数。对比分析了颗粒混凝土静态应力-应变关系及其破坏形态。实验结果表明:颗粒混凝土在应变率为448.8s-1,试样才出现明显的破坏,仍保持完整块状,而普通混凝土在应变率为116.01s-1发生了完全没有承载力碎块状,同时随着应变率的增大,普通混凝土由碎块状过渡到粉末状破碎;两种混凝土均为应变率敏感材料,即颗粒混凝土和普通混凝土应力峰值均随应变率增大而增大;在不同应变率下,动态应力增长因子DIF随之应变率增加而增加的变化规律,并拟合得到两者之间满足的线性曲线和关系方程式,其中颗粒混凝土抗压强度的应变率敏感性不如普通混凝土。基于Z-W-T本构关系,在已知每个物理量的条件下,使得简化后的Z-W-T本构关系方程含有A、α、β、E0、E1、θ1、E2、θ2八个参数,建立了颗粒混凝土动态近似等效本构关系,通过实验获得相关的数据利用ORIGIN软件得到本构关系的各参数值大小,同时动态本构方程能描述峰前峰后信息,为后文模拟提供良好方程,便于推广。利用建立改进Z-W-T本构关系,模拟了不同TNT等效质量下和不同炸药位置下颗粒混凝土隧道衬砌结构的抗爆性能,并与普通混凝土进行比较;模拟结果表明:随之TNT等效质量增加颗粒混凝土作为隧道衬砌层等效塑应变最大值各是对照组等效塑应变最大值的 0.8015、0.8385、0.8840、0.9159、0.9068、0.9293、0.9724、0.9751、0.9604和0.9342,颗粒混凝土作为隧道衬砌层优于对照组。对于爆炸位置变化,其爆炸后等效塑应变的最大值普遍增大,其中在TNT等效质量为100kg时,颗粒混凝土作为隧道衬砌层等效塑应变最大值与在方案一下对应等效质量TNT下等效塑应变最大值的1.406倍。