地震板块运动、岩石滑坡、岩石局部摩擦强度等与岩石节理面的摩擦息息相关,由于其含有多尺度以及多种物理学机制,节理面的动摩擦特性研究一直以来均是较为困难的议题。本文基于自主研制的霍普金森束杆装置和真三轴预加载装置对花岗岩节理面的微动摩擦过程进行研究,结合理论和数值分析方法,以对岩石节理面动摩擦起始阶段特性和相关机制进行较为系统的探索。基于改进的霍普金森束杆实验装置,研究了不同角度节理面在不同冲击速度下的摩擦特性,得到了摩擦系数随滑移位移、节理角度等的变化特征。首先引入位移梯度的概念对全场位移进行分析,发现节理面上侧区域要先于下侧区域发生滑移;并且节理面的临界微动滑移角介于10°与15°之间。其次基于不同节理角度在不同速度下的实验结果发现,摩擦系数的发展主要有两个阶段,即快速下降段和稳定发展阶段;摩擦系数和关键弱化距离均随法向应力的增大呈指数衰减。然后基于摩擦系数与法向载荷和滑移速度的关系曲面,发现节理面的微动摩擦具有一定的速度强化效应。最后从能量耗散的角度发现,光滑节理下,吸收系数在20°节理面下最大,且吸收能系数随着冲击速度的增加而增加;粗糙节理下,吸能系数在20°到30°之间差异不大,即使10°节理没有产生滑移,也产生了较大的能量损耗。上述吸收系数的差异主要与界面上的摩擦损耗有较大关系。基于自主研制的真三轴预加载实验装置,研究了花岗岩在复杂应力状态下的动摩擦发展规律。首先基于真三轴预加载的动摩擦实验原理,推导动摩擦力计算公式,建立了侧向动摩擦力的计算与测试方法。其次对花岗岩试件进行了不同加载路径和速度下的冲击加载,发现法向应力和摩擦力的发展主要分为应力上升阶段和应力下降阶段,且最大应力随着冲击速度的升高而增大,随着初始围压压力的增大而增大;法向应力的持续时间也随着冲击速度的增大而增大,随着约束条件的增加而有所降低。切应力时间相对较短,在20-30us左右。然后基于侧向摩擦力的计算结果发现,摩擦系数受围压和冲击速度的影响,随着围压的增大而减少,但随着冲击速度的增大而增大并从凹凸体破坏状态和接触面积的变化两方面对摩擦系数的变化规律进行了解释。最后基于经验公式对摩擦系数进行了拟合,发现与理论结果保持一致。引入有限子群理论,建立了分析岩石粗糙节理表面形貌的动态演化的理论方法,揭示了粗糙节理表面局部断裂的微动摩擦演化过程。首先应用台阶仪和光学显微镜对滑移前后界面的表面状态进行拍摄跟踪,发现局部凹凸体的剪断以及局部滑动为主要的滑移模式。其次选择四种粗糙度参数（Z2s、Rs、θmax*/（C+1）和θs）对界面摩擦前后状态进行了描述,发现不同节理角度下的界面粗糙度在动态冲击条件下均发生了一定程度的减小。当界面发生滑移时,随着节理角度的减小,粗糙度保持率越来越低。光滑节理粗糙度减小幅度明显要低于粗糙节理。然后基于参数统计结果,研究了节理面在滑移前后粗糙度的各向异性。最后引入有限群的概念,采用斜条型子群对界面的粗糙度进行拟合。结合界面的摩擦扩散方程,以斜条型子群为初始状态对界面的粗糙形态进行了动态演化分析,揭示了粗糙节理表面的动态演化规律。应用有限元数值分析方法,研究了岩石粗糙节理面有限断裂局部波动特性,揭示了局部有限断裂过程中的波系发展规律。首先从数值分析的角度,研究了节理面局部断裂产生的波动效应。在应力波到达界面前,发现界面存在一定的微弱扰动,并分析其是重力因素的影响。界面局部破坏时,会存在纵波、横波以及表面波。通过对单个微结构和多个微结构的波场进行了分析,发现在微结构破坏前,界面上主要为纵波传播,微结构破坏后会依次出现纵波、横波及表面波。然后从实验角度对滑移过程中的声发射信号进行了分析,结果发现在低速加载下,声发射信号较为复杂,信号波动较为明显;而在高速加载下,声发射信号持续时间较短。根据小波频带能谱分析,发现随着冲击速度的增加,声发射优势频率有向高频转移的趋势;基于此,确定了由于凹凸体的滑动以及凹凸体的剪切破坏两种滑移模式下的声发射频率。最后从理论分析的角度,根据声发射互相关关系确定了节理面在局部破坏时的源位置。此研究对于现场微地震定位等多个领域的工作有较好的的借鉴意义。本文基于实验、理论、数值仿真的分析方法,主要研究了摩擦过程中的波致摩擦和惯性摩擦阶段。在波致摩擦阶段,摩擦系数随着滑移位移而下降,但仍处于相对高位的状态;在惯性摩擦阶段,该阶段界面摩擦系数降低到较低位置,局部有限断裂是该阶段摩擦系数降低较快的主要原因。本研究系统地建立了岩石节理面微动摩擦研究方法,可为微震系统演化的研究提供理论指导。