含有大量裂纹和弱面的岩体与岩石是有区别的,而且其强度参数有明显弱化,因此在工程或模拟上认为岩体的物理力学参数即为岩石的物理力学参数是存在明显误区的,尤其对于较为复杂的爆破问题,无论是应力波的反射拉伸理论还是爆生气体的膨胀作用,均受岩体中存在的这些缺陷的影响。而当前对于这种缺陷的表述最恰当且最为简便的方法是损伤理论。本文主要是从理论和模拟角度来研究岩体在爆破作用下的破碎模型,因此,鉴于研究目的和目前的条件,文中所研究的岩体只针对含有微裂纹和弱面的情况,即不考虑节理、裂隙等大的结构面。故只需将其视为含有初始损伤的岩石即可。岩石(体)作为脆性材料,其与混凝土材料类似都存在压缩强度的压力相关性、应变硬化、损伤软化和拉压不同应变率效应等特性,这样就为将描述混凝土在动、静荷载作用下力学响应的本构模型运用于岩石类材料中提供了可行性。因此,本文基于目前较为先进的RHT本构模型并按照上述对岩体的基本假设和简化,通过理论分析、软件程序扩展编程技术、室内试块实验、岩体波速测试以及数值模拟相结合的方法进行岩体爆破破碎模型的研究。(1)系统地研究分析了RHT本构模型中有关描述失效面、弹性极限面和残余应力面各方程及其所涉及参数的含义、相互间的关系;总结了有关p-α状态方程各参数所表述的含义及其获取途径;同时对于上述所有本构和状态方程共计19个参数进行了归类;(2)应用AUTODYN软件并选择含有RHT本构模型的CONC-35MPa混凝土材料(参数取默认值)建立标准试块的立方体模型,在不同加载条件(单轴压缩、双轴压缩、围压为5MPa、10MPa和20MPa的三轴压缩、单轴拉伸、双轴拉伸以及围压为10MPa的三轴拉伸)及不同应变率情况下分别进行单元模拟测试,通过模拟得到的应力应变曲线与实测或文献资料结果进行比对发现RHT本构模型在描述压应力作用下的力学性能较好,而在拉应力作用下则存在明显不足;(3)详细讨论了RHT本构模型中19个参数的获取途径以及重要性并选择以A、N、B、M、QB、/s cf f、TENSRAT、1D和f,minE共计9个参数作为考察因素,开创性地提出通过弹丸侵彻混凝土模拟正交试验的方法来对其进行敏感性分析以确定各个参数的重要程度;(4)针对RHT本构模型单元测试中所表现的在模拟爆炸冲击问题中存在的缺陷。本文在深入研究RHT本构模型的建模思想和应力更新算法的基础上,结合对SHALE程序的计算原理以及计算结构的系统分析,通过建立RHT本构模型的计算数据流程和流向将其编程植入SHALE程序中,模拟了SHPB冲击过程并与试验结果对比验证扩展后程序的可用性和合理性;(5)基于RHT本构模型应用于描述岩体爆破破碎过程的缺陷和不足,本文提出了针对拉伸失效模型由“线性”改为“双线性”的方法;修正了拉伸和压缩应变率增强因子的计算公式;修正了计算残余应力和拉压子午比的计算公式;针对岩体内部存在的大量裂隙和弱面等缺陷问题,在RHT本构模型中定义了初始损伤及其演化过程;将修正后的模型在扩展后的SHALE程序中进行了更新,通过再次进行双轴压缩、单轴拉伸和三轴拉伸单元模拟测试发现更新后的模型对于描述拉伸状态下的力学响应问题有了明显的改进;同时应用SHALE程序通过三角波模拟冲击荷载加载混凝土杆的方式来对应力波的传播和反射拉伸机理以及损伤的发展过程进行了深入研究。(6)系统地研究和归纳总结了一套由岩石参数推导岩体力学参数的方法,即基于波速的现场岩体测试、室内岩石试块的物理力学参数试验并结合2002版Hoek-Brown强度准则来定量确定地质强度指标GSI及岩体扰动参数D,进而估算得到岩体力学参数;运用上述计算理论在昌平某采石场分别采用单孔法测试并分析了石灰岩体的纵、横波速,采用超声波法检测了岩块的纵、横波速,试验测定了岩块的单轴抗压强度及其密度,最终估算得到该区域石灰岩体的相关物理力学参数;(7)充分运用RHT本构参数的敏感性分析结果及其文献资料,确定了基于石灰岩体除物理力学参数外的其他所有本构模型参数;(8)基于植入修正后RHT本构模型的SHALE程序和石灰岩体相关的RHT模型参数,模拟了深1m,装药量为1.5kg的标准爆破漏斗试验。通过提取岩体不同部位应力-时间曲线和损伤-时间曲线分析研究后指出了漏斗形成的过程和最终深度及宽度;通过对比相同参数和计算模型下运用AUTODYN软件的模拟结果和现场试验数据,发现基于修正后的RHT本构模型对于描述岩体爆破破碎过程是合理有效且成功的。