随着我国深部金属矿山开采、西部水利水电与交通工程建设的大规模推进,由于地应力高,深部工程安全开挖(开采)过程中的爆破破岩作业、岩爆等工程灾害均是在高应力环境下的动态破坏过程。动静组合载荷作用下岩石的破坏机制与破坏特征是需要重点弄清的关键科学问题之一,研究动静组合加载条件下围岩的破坏特征,揭示破坏机理,对于深部工程的安全高效生产具有理论与应用价值。本文以砂岩为研究对象,利用霍普金森杆冲击动力系统研究了岩板内裂纹形成及一维扩展特性、岩板局部漏斗形成过程及其二维特征,以及人工预加静压应力与冲击动应力联合作用下岩块内三维冲击漏斗的形成过程及其破坏特征。主要研究工作如下:(1)试验系统的设计。本文试验主要由自行设计的预制静载装置、霍普金森杆系统、超高速摄像机组成。静载装置对岩样提供单向静压,由霍普金森杆施加冲击动载,岩样受到载荷后破坏过程由超高速摄像机拍摄记录。(2)岩板预制Ⅰ型裂纹冲击试验。采用预制Ⅰ型裂纹岩板,由超高速摄像机记录裂纹一维扩展过程,研究冲击速率对裂纹扩展速率影响,同时运用数字散斑技术分析冲击速率对岩石断裂张开位移、应变影响。试验前,在岩样表面喷上均匀白漆,增添随机分布、大小不一的黑色斑点,可以获得较好的散斑场,大大提高试件变形测量的准确度。(3)岩板预制凹槽冲击试验。板岩中部预制凹槽,霍普金森杆通过冲头对凹槽施加动载,超高速摄像机记录二维漏斗形成过程,分析破坏区域面积、破碎程度、破坏形态以及裂纹扩展速率与冲击速率的关系。(4)动静组合加载试验。块状中央预制圆孔岩样,先在岩样侧面施加单向静压,再通过中间圆孔施加动载。动静组合加载分为两种方案:一种方式为一定静载荷作用下,变换不同的动荷载冲击;另一种方式是在一定范围内变换静载荷的大小,施加同一冲击动载。分析动静组合下三维漏斗的形成和特征。(5)数值模拟。利用目前广泛使用的有限元软件ABAQUS进行模拟计算,对预制凹槽及块状岩样在荷载下的破坏进行模拟,以排除实际的操作过程中的偶然因素,使试验结果更加合理。