定向断裂控制爆破技术如今已广泛应用于深部岩土工程、地下硐室工程、隧道工程、公路和铁路路堑开挖工程以及矿山开采、贵重石材开采等涉及工程爆破的领域,并进一步推动我国精细爆破理念的推广与应用。切缝药包岩石定向断裂控制爆破技术以其工艺简单、施工方便且效果优异的优势得到了广泛的应用。为了更好地应用切缝药包爆破技术,弄清切缝药包岩石定向断裂控制爆破机理,本文在详细综述了各类定向断裂控制爆破技术,同时在介绍了爆炸冲击现象数值模拟技术的基础上,通过理论分析、试验研究与数值模拟相结合的研究方法对切缝药包爆炸作用机理、切缝药包岩石定向控制爆破机理,以及切缝药包在工程爆破中的应用与优化问题进行了系统的科学研究。主要研究工作如下:(1)切缝药包的实质是在具有一定密度和强度的圆管轴向切缝或打孔,并通过切缝(孔)形状、数量或角度的不同来控制爆炸应力场的分布以及爆生气体对介质的准静态作用与尖劈作用,最终达到定向控制爆破的目的。因此切缝药包定向控制爆破效果显著的根本原因是切缝管对爆炸能量的有效分配。本文基于双缝/耦合切缝药包爆轰行为高速纹影试验结果,建立“炸药-切缝管-空气”模型,采用理论分析与数值模拟方法研究了其爆炸作用机理。具体分析了爆炸过程中冲击波相互作用,爆生气体的动力学行为和压力时空分布。(2)以切缝药包岩石爆破为研究对象,详细介绍了炸药爆破破岩机理与爆炸的内、外部作用,并基于切缝药包铅柱体爆破试验,通过弹塑性理论与岩石断裂力学理论系统分析了切缝药包岩石爆破机理。引入JH-II动态本构模型,通过相关试验数据拟合得到红砂岩JH-II本构参数并通过爆破漏斗模拟验证参数有效性。最后采用数值模拟方法研究了切缝药包岩石定向爆破机理,对比分析了单孔传统爆破与切缝药包爆破效果、爆破过程中特征单元压力时程和应力时程的变化过程与演化规律。(3)以多个药包传统爆破与切缝药包爆破为研究对象,介绍了多个药包在介质中爆破机理,并基于参考文献中模型参数通过数值模拟方法对比分析了多个药包传统爆破与切缝药包爆破。最后从实际工程案例入手,通过数值模拟方法研究了切缝药包爆破在岩石巷道光面爆破中的应用,并对爆破方案进一步优化。该论文有图77幅,表12个,参考文献136篇。