随着社会发展和技术进步,众多大型水利水电、交通等工程建设在岩性复杂、岩体节理发育的崇山峻岭中。工程建设中进行边坡、隧洞开挖时,常采用爆破施工方式,引起较大的岩体变形,对保留岩体安全性、稳定性造成影响。爆破作用本质是外界的能量输入对岩石做功,其中可释放的应变能与岩体的破坏特征密切相关。研究应变能演化特征,建立岩体中应变能变化规律和其位移变化的联系,对明确节理岩体的爆破破坏机理具有重要意义。为研究爆破作用下节理岩体的应变能变化及其对位移的影响,论文建立理论模型推导出应变能和位移的理论解,采用数值模拟方法分析了爆破过程中的岩体应变能和位移变化,并研究了爆破荷载和地应力水平对岩体应变能及其位移的影响。论文的主要研究内容与成果如下:(1)推导了爆破作用下节理岩体应变能和位移的理论解。简化节理岩体的台阶爆破开挖模型,建立基本方程并引入边界条件,求出了岩体的应变能密度和位移的理论解,并进行算例分析。结果表明,岩体不同点处应变能密度曲线规律类似,为快上升、缓下降的单峰曲线,岩体应变能存在先积蓄后释放的过程。改变爆破荷载峰值或地应力水平,应变能密度曲线形态不变,仅峰值大小发生改变。(2)数值模拟了爆破作用下节理岩体的应变能变化。基于白鹤滩水电站左岸边坡爆破开挖试验,采用UDEC离散元计算方法,建立柱状节理岩体爆破开挖模型,求解爆破作用下节理岩体的应变能曲线,并分析了爆破荷载和地应力水平的影响。结果表明,岩体总应变能迅速上升随后下降,表现出先积蓄后释放特征。不同点应变能密度曲线形态类似,以初始值迅速上升随后逐渐下降至0,初始应变能在爆破作用下得到释放。岩体应变能密度和位移曲线形态不随荷载水平变化,仅数值大小改变,与理论解一致。(3)分析了应变能变化对节理岩体位移的影响。分别采用理论计算和数值模拟得到了爆破作用下节理岩体的位移,计算了不同爆破荷载、地应力水平下的规律,并结合应变能变化进行分析。结果表明,岩体位移曲线呈先压缩后回弹特征,稳定后节理有一定张开。岩体应变能的先积蓄后释放,造成岩体位移的先压缩后回复;初始应变能的释放,造成节理的张开位移。不同爆破荷载峰值主要影响应变能积蓄峰值,荷载越大峰值越大,造成的岩体负向压缩位移越大;不同地应力水平主要影响初始应变能,地应力水平越高初始应变能越高,造成的岩体位移回复越大。