岩体内部常存在不同尺度的不连续结构面,如节理和微裂隙等。岩土工程通常伴随着动载荷,动载荷在岩体内将以应力波的形式传播。在应力波作用下,节理和微裂隙会发生扩展、连接和贯通,导致岩体的破坏,进一步诱发岩土工程的失稳。同时,节理和微裂隙会使应力波在岩体内传播时发生衰减和扩散。应力波传播特性研究对评价岩体结构动力稳定性具有重要意义,基于岩体中常存在大量微裂隙或节理的事实,缺陷岩体中应力波传播特性研究成为如今岩土工程的研究重点。由于不连续结构面的存在,岩体不是完全的连续介质,也不是完全的非连续介质,而数值流形法(NMM)具有统一处理不连续介质和连续介质问题的优势,因此可以较好的模拟缺陷岩体中应力波传播问题。本文在国内外学者研究成果基础上,采用理论分析与数值模拟相结合的方式,针对缺陷岩体动态力学行为和应力波传播特性问题,开展了远场工况岩体微裂隙对应力波传播特性的影响和近场工况应力波导致岩体中裂隙扩展机理的研究,具体工作如下:(1)通过阅读相关文献,归纳概括了国内外学者对缺陷岩体动态力学行为和常用数值模拟方法的研究现状,重点介绍了数值流形方法在岩土工程中的应用,提出了当前基于数值流形法模拟缺陷岩体中应力波传播的关键难点。从应力波传播基本理论和数值流形法基本理论出发,推导了粘弹性介质一维应力波波动方程以及裂隙开裂的位移跳跃方程和环路更新过程。(2)针对远场裂隙不扩展工况,对应力波在含有微裂隙的岩体中的传播过程进行了数值建模。选取了微裂隙两个参数(微裂隙长度、微裂隙数量)和入射波参数(入射波频率),同时定义了应力波传播过程中的透射率和有效速度,通过对岩体中入射波和透射波的数值结果分析,揭示了微裂隙及入射波参数改变对透射率和有效速度的影响规律。(3)开展了频谱分析,对一维波传播理论方程进行傅里叶变换,计算出了频域上衰减因子及波数的解析解,用于在频域上分析动态加载下微缺陷岩体的强度。得到了微裂隙长度和数量、入射波频率和谐波频率对衰减因子和波数的影响规律,揭示了衰减因子和波数作为岩体的本构参数,只与岩体性质相关而不随外界加载力变化而改变的本质。(4)针对近场裂隙扩展工况,开展了对应力波导致的岩体中微裂隙扩展过程的研究。分析了微裂隙扩展前应力波动态传播对微裂隙周围应力场的影响,比较了微裂隙扩展前后岩体内部的应力分布变化,揭示了微裂隙扩展对岩体内部应力场的影响规律。在工程应用方面,依据地下洞室的实际几何形状,建立了在围岩中预置长裂隙的洞室爆破模型,得到了爆破应力波导致裂隙扩展的直观结果,分析了新裂隙产生对应力波传播特性和位移的影响。本文采用了数值模拟方法,对应力波加载下缺陷岩体动态力学性能进行了深入研究,为相关岩土工程安全问题提供设计参考。