岩石类材料是一种重要的工程介质,与各行业(采矿、石油、天然气、道路交通、水利水电、建筑桥梁、核废物地质储存等)的发展密切相关。众多岩体工程的建设与工程灾害的防护都涉及到岩石类材料在动载作用下的动力响应特性与损伤破坏问题,如矿山工程中的爆破破岩(煤)、储层渗透性改造、冲击地压、煤与瓦斯突出,油气开采中的爆炸压裂增渗,边坡与水利工程中的防震减灾,军事工程中的钻地弹破岩,等等。岩石动力学已成为岩石力学研究领域的重点、难点和热点问题。针对动载改造储层渗透性、高效破岩(煤)和防止动载诱发煤与瓦斯突出、冲击地压等动力灾害的工程实际需求,主要对局部冲击荷载作用下煤岩内微结构演化规律、煤岩内微结构演化与宏观失稳断裂的耦合关系、煤岩损伤变形的局部化效应、煤岩损伤破断机理与等效损伤模型进行了研究。以煤岩试样为研究对象,利用自主研发的一种摆锤式动力冲击加载试验装置对煤岩试样进行局部冲击加载试验,并借助超声波检测仪、煤岩表面裂纹细观观测系统、动静态应变仪和红外热成像仪,分别对局部冲击荷载作用下煤岩试样不同区域内微结构演化规律、表面裂纹扩展演化特征、不同区域损伤变形特征和温度场演化规律进行了研究,分析了局部冲击荷载作用下煤岩内微结构演化、表面裂纹扩展和损伤变形破坏的局部化效应。基于分形理论,对比分析了不同冲击加载条件下煤岩试样表面裂纹的分形特征;通过实测试样破断面的凸凹程度,对局部冲击荷载作用下煤岩破断面形貌进行了三维重构运用提出的一种粗糙表面分维计算的二次改进立方体覆盖法对局部冲击荷载作用下煤岩试样的粗糙破断面分形特征进行了分析,结果表明循环局部冲击荷载作用下试样破断面存在明显的分形特征提出了一种基于RGB图像的粗糙表面分维等效计算方法,运用实测数据对比验证了该方法的可靠性和准确性,并采用该方法获得了局部冲击荷载作用下煤岩试样破断面分形维数与冲击加载面积的耦合关系。自主编制了红外视频温度动态检测成像与分析软件,该软件配合红外热成像仪可有效监测冲击荷载作用下煤岩试样红外热辐射温度场的演化;提出了基于红外热成像的煤岩红外热辐射温度场量化表征方法,即基于分形理论、熵理论和统计学理论的红外热辐射温度场的3个量化指标:温差分形维数、熵和方差。采用3个量化指标对煤岩试样在局部冲击荷载作用下的红外热辐射温度场演化进行了量化表征,发现熵理论能够较好地表征试样在循环冲击过程中红外热辐射温度场的阶段性变化特征,而温差分形维数和方差则对于煤岩试样的破裂红外热辐射前兆的识别能力更强。根据室内试验研究的煤岩冲击试验模型和方案,采用ANSYS/LS-DYNA3D非线性动力学数值分析软件,建立了与其对应的煤岩动态数值模拟模型;基于煤岩HJC动态本构模型,开展了局部冲击荷载作用下煤岩动力响应特性和损伤破坏模式的数值模拟研究,重点探究了局部冲击荷载作用下煤岩不同区域的动态力学特性和损伤破坏规律,分析了冲击次数、冲量大小、冲量加载顺序和冲击加载面积对煤岩动态损伤破坏的影响。在局部冲击试验和数值模拟研究的基础上,运用统计损伤理论和元件模型理论,构建了一个全面描述煤岩在中高应变率加载条件下所表现出来的包含非线弹性、塑性、损伤软化以及应变率相关性在内的综合响应特征的动态本构模型,并给出了模型中各参数的确定方法;针对中高应变率加载条件下致密硬煤和孔裂隙发育的软煤的动态力学特性,对所构建的含损伤体煤岩粘弹塑性本构模型进行了适当的简化和改进,建立了适用于硬煤和软煤的动态本构模型。基于构建的局部冲击分区等效力学模型,分别在煤岩试样的不同区域引入分区等效因子,对煤岩试样在局部冲击荷载作用下的损伤特性进行分区等效,建立了局部冲击与常规全冲击时的煤岩损伤分区等效模型,并通过对不同加载面积的静载试验和冲击试验数据进行拟合,得到了该等效模型中等效因子与冲击加载面积的耦合关系;局部冲击荷载作用下煤岩损伤分区等效模型计算所得煤岩试样各区域损伤量与相应的局部冲击试验实测结果相吻合,从而验证了该等效模型的适用性,表明该等效模型能够有效地描述局部冲击冲击荷载作用下煤岩试样不同区域的损伤与冲击加载面积的耦合关系;并对局部冲击荷载对煤岩损伤的机理进行了探讨。