东北地区广泛分布着第四纪以来火山多次喷发形成的玄武岩，在每次喷发间歇，玄武岩层面间都分布有薄厚不均的凝灰岩，凝灰岩软弱夹层与玄武岩自身的柱状节理构成了这些地区第四纪玄武岩特殊的层柱状结构。随着国家振兴东北老工业基地项目的开展，将有大量的隧道工程从这种特殊地层中穿过，如何使在这些地层中修建的隧道工程减少超、欠挖现象，保证隧道成型效果及安全性是一个新的课题。本文在研究第四纪层柱状玄武岩的层、柱面特征、物理力学性质、与隧道空间组合关系基础上，对其进行分类；通过数值模拟爆破，分析层柱状玄武岩对爆破成型效果的影响,运用爆炸力学、断裂力学理论，研究不同类型第四纪层柱状玄武岩光面爆破机理。本项目研究成果对丰富和完善光面爆破理论，指导类似地层中隧道工程光面爆破理论研究和设计具有一定的理论意义。随着计算机技术的高速发展与其应用广泛性增加，在计算机中运用大型有限元软件来模拟实际工程中的各类问题已经非常普遍，因为理论计算和实际试验模拟的成本高且试验与计算记过不可以重复利用，效率极低，这就使得有限元数值模拟变成解决科学性的技术难题的重要武器。数值模拟是运用贴近现实情况的数学参数和物理模型，将所要模拟的材料在计算中设计成跟现实中完全一样的强度和形状，并通过运算把其动态破坏过程形象的展示出来并且能够反复观察和研究在这一过程中模拟所有参数。有限元数值模拟可以同理论计算的方法与实际实验的研究结果互相验证，这样就能更加有效的为工程实际中的各类问题作出服务。本文在研究层柱状玄武岩节理裂隙岩体的空间特征和物理力学特性对于爆破过程的影响，运用ANSYS12.0/LS-DYNA有限元软件模拟出层柱状节理在爆破荷载作用下的动态破坏过程。依据玄武岩岩体爆炸特点确定了破坏准则与数值模拟岩体模型，同时也确定了本文所使用的是岩石乳化炸药模型及其*EOS状态方程。在上面的分析结果基石上对于炮孔的位置和数量不同的层柱状玄武岩岩体进行了动态的爆破模拟分析，得到了玄武岩岩体和层柱状节理在爆破过程各个时间节点的等效应力，分析层状节理对于玄武岩岩体爆破成型效果的影响以及玄武岩岩体内部的应力波传播与反射作用。将本文所用的ANSYS12.0/LS-DYNA有限元数值模拟软件的具体的模型建立步骤进行了详细的描述，本文通过对于模型的边界设计啊无反射边界来达到模拟无限范围的玄武岩岩体，降低由于反射作用对于计算结果的影响。根据玄武岩岩体爆破的3D数值模型，LS-DYNA3D的Lagrange法与ALE法可以选择。为了讨论哪种算法更适合本文的研究，分别建立玄武岩和炸药的数值模型，通过实际的爆破模拟，作出比较。试验结果是拉格朗日法模型与欧拉算法模型在爆破结束之后，无论是爆破形还是破坏的形状都不尽相同，并且拉格朗日算法的模型建立过程更为高效、简便，所以本文的研究和分析过程都运用拉格朗日算法。通过单独建立乳化炸药、柱状节理和玄武岩岩体的数值模型，试验在将柱状节理强度提高之后，选取的单元体等效应力变化情况，试验结论说明，柱状节理的强度越弱对于爆轰应力波的阻隔能力越强。构建柱状节理的宽度分别为5厘米、10厘米以及15厘米的玄武岩岩体数值模型，研究和观察在爆破过程中节理的宽度是否对于玄武岩岩体内部爆轰应力波传播有影响，试验结论说明，随着柱状节理的宽度增加对于玄武岩岩体内部爆轰应力波的传播阻隔作用明显增强。