地下爆炸广泛应用于民用工程、国防和科研领域。岩石本构模型是研究地下爆炸力学效应的基础。本文针对地下强爆炸数值模拟中的主要问题,开展了岩石本构模型和地下爆炸力学效应的数值研究。具体内容如下:1.基于已有的岩石损伤本构模型,从数值连续性和计算稳定性的角度对其塑性流动法则和损伤率演化方程进行了改进;构造了宽广压力范围的状态方程。其中,高压段(100 GPa以上)采用托马斯-费米原子统计理论状态方程的结果,在中压段(5～100GPa)采用动态冲击试验Hugoniot数据,低压区(5GPa以下)的P-V关系采用静压实验和低速撞击的实验结果。本文建立的岩石弹塑性材料模型可同时表征岩石的压力硬化和损伤软化特性,状态方程的压力范围跨6个数量级(35 MPa～4000 GPa),可满足强爆炸条件下宽广压力范围内的近、远区多种力学效应的计算需求。2.开展了动力学计算中岩体模型参数的确定方法研究。参照完整岩体和节理岩体的强度参数确定方法,提出了基于波速的岩体参数确定方法。由Byerlee定律,高压段(1.6GPa以上)的岩体状态方程参数可采用完整岩石的Hugoniot数据,而低压段(1.6GPa以下)的数据可采用指数函数拟合的方法通过实验结果获得。3.系统研究了网格尺寸、流固耦合算法以及时间步长等关键因素对数值计算结果的影响,分析了物理量对网格尺寸的敏感性机理,获得了规律性认识;提出并验证了岩石内的稳态位移是网格尺寸的无关量;建立了根据载荷周期和介质波速来确定合适网格尺寸的方法。4.采用用户自定义材料模型方式,将构建的压力硬化和损伤软化岩石材料模型嵌入LS-DYNA软件,采用单套参数对岩体中地下强爆炸的近、远区动力学效应进行了数值研究。计算得到的空腔压力、空腔半径、自由场衰减规律、破坏分区以及应力封闭壳的规律与实验结果吻合较好,同时计算得到的中远区应力波波形较好,可用于远区地运动分析。本文的研究方法和结论可为相关地下爆炸效应的研究提供参考。