针对深部岩石力学实验与理论研究严重不足这一现状，从深部岩石动静组合受载这一应力状态入手，研制了基于霍布金逊压杆(SHPB)原理的动静组合加载试验系统，可实现中高应变率下岩石的静载0-200MPa、动载0-500MPa的动静组合加载；运用小波变换，实现了实验信号的滤波消噪；基于VC++，开发了相应的数据处理软件。分析了存在于脆性材料大杆径SHPB实验系统及本文实验系统中的界面摩擦、波形弥散、惯性效应、截面匹配、试样应力均匀及恒应变率加载问题；用矩形波、三角形波、半正弦波进行对比分析，揭示了减小波形弥散和实现试样应力均匀的理想波形；在进行大量异形冲头方法和整形器方法实验的基础上，得出了试样恒应变率加载的实现条件；为获得特定加载应力波，提出了基于三维有限元和神经网络的冲头反向设计理论与设计流程。基于随机有限元方法，探讨了影响SHPB实验结果离散性的各项计算参数；在开展大量动静组合加载实验的基础上，揭示了组合加载对岩石特性的影响；基于实验数据，建立了动静组合加载下岩石的力学本构模型；在分析动静组合加载下岩石破坏模式的基础上，研究了岩石破碎的分形特性，并结合重整化群方法进行了岩石破碎分维的合理预测。对照国内外研究成果，本文主要取得如下创新性成果：a)研制了中高应变率段岩石动静组合加载实验系统，为深部岩石力学研究提供了实验平台；b)分析了减小波形弥散和实现应力均匀的有效途径，揭示了实现试样恒应变率变形的加载条件；c)提出了基于三维有限元和神经网络的冲头反向设计理论与设计流程，完善了异形冲头实验的理论与方法体系；d)建立了动静组合加载下岩石的力学本构模型，丰富了深部岩石力学理论；e)揭示了动静组合加载下岩石的破坏机理和分形破碎规律，实现了破碎分维值的重整化群方法预测。