岩石动态变形破坏机制是岩石力学的前沿和热点问题,也是岩石动力破碎、工程爆破开挖与工程安全防护设计所要解决的关键科学问题。岩石动态破坏问题包括岩石裂纹扩展机理与应变率效应两个方面的问题,本文以理论分析和数值模拟为基本研究手段,围绕岩石动态变形破坏过程与应变率效应两个科学问题,通过模拟分析岩石在动应力条件下裂纹萌生、扩展和贯通各个阶段断裂与破坏特征,从岩石动态破坏准则、并行模拟算法及细观参数选取、应变率效应、动态冲击破岩应用等几个方面开展了深入研究。本文主要完成了以下主要内容:（1）基于等效连续损伤理论的岩石破裂过程分析RFPA（Realistic Failure Process Analysis）方法,通过引入动态强度增强因子,在动态数值模型中实现了考虑应变率效应动态破坏准则,模拟了动态荷载作用下三维圆柱模型变形破坏全过程,并与理论分析、物理实验结果对比分析。模拟结果很好地再现了动态层裂破坏形态与位置,证明了本文建立的破坏准则的可靠性。（2）基于个人PC机实现上动态有限元计算效率和大规模线性方程组高效求解。基于OpenMP类库和超松弛预处理共轭梯度法（SSOR-PCG）的并行算法,提出合理超松弛因子,加快方程组求解迭代的速度,实现PC机上三维条件下岩石动力并行高效计算。通过对岩石动态破坏过程展开精细模拟研究,测算了并行计算的高效求解性能。在设置合理线程数和超松弛因子情况下,并行计算能够显著减少有限元求解计算时间,在4核8线程的PC机上实现24s完成155万单元的三维模型并行求解。（3）研究了岩石动力破坏模拟中的网格尺寸问题。通过对比分析均质和非均质模型动态网格尺寸效应,分析了非均质模型网格尺寸对其动力学性质、能量特征和裂纹演化规律的影响,揭示了岩石非均质模型中网格尺寸与岩石动态力学变形破坏的关联性,为后续数值模型的网格尺寸选取提供依据。（4）应用差异进化算法对BP神经网络模型,提出了一种岩石动态细观损伤模型中细观力学参数的确定方法。在岩石弹脆性损伤统计本构模型基础上,根据岩石单轴压缩的全应力-应变曲线,明确了本构模型中关键的细观表征参数的物理意义,运用智能算法和机器学习的方法建立了细观参数与岩石应力-应变曲线峰值应力、峰值应变、峰前非线性和峰后脆性之间的非线性映射关系,并利用差异进化算法对BP神经网络模型的权重和阈值进行优化,构建了基于BP神经网络的细观参数预测模型。（5）提出了反映岩石真实动态破坏强度和惯性力的岩石动态承载力解析公式,系统研究了岩石应变率效应的影响因素。建立了一个单自由度质量-阻尼元件岩石宏观承载力物理模型,该模型能够定性的反映岩石材料宏观承载力的影响机制,即能综合考虑岩石的摩擦效应、惯性效应、尺寸效应、应变率效应和围压对宏观承载力的影响。以该理论为基础,利用能量守恒和极限平衡,建立能综合反映岩石真实动态破坏强度和惯性力的岩石动态承载力的解析公式,并结合岩石动态物理力学实验验证了解析公式的准确性。通过建立霍普金森压杆（SHPB）岩石冲击试验的数值模型,系统研究了多种因素耦合作用对岩石动态宏观承载力提高的影响机理,并开展了岩石率效应敏感性的研究,发现非均质性是造成材料率效应敏感性的内在原因,而摩擦效应与多种因素相互是造成材料率效应的外在原因。（6）模拟研究了动载作用下岩石三维表面裂纹扩展机制。数值模拟得到了表面裂隙内部扩展、贯通过程,动态再现翼型裂纹、壳体裂纹的形态,系统考虑了应力波波长、波峰、裂纹倾角、裂纹深度和模型均质度的影响,通过分析动态三维裂纹内部的受力机制,揭示了岩石三维表面裂纹起裂、扩展和贯通规律,最后对比讨论了动、静荷载下岩石动态破坏的异同点,从细观破坏形态、力学行为及能量演化等方面解释造成差异的原因,指出应变率效应岩石类材料静、动差异的主要驱动因素。（7）模拟研究了海洋航道工程中机械动力破岩规律。针对海洋航道的动力破岩问题,建立了冲击荷载作用下的机械破岩数值模型,通过设置吸收边界消除边界处应力波的反射的影响,模拟了冲击荷载下岩石细观破碎过程。模拟研究了钎头形状、冲击能、冲击速度、冲击次数、钎头中心距离、软弱泥层厚度等冲击破岩性能参数对岩石冲击破碎体积、破碎深度、比耗能等破碎指标的影响规律,并对单钎头和双钎头冲击下岩石破碎性能进行数值试验分析,给出了优选的钎头形状和双钎头的最优中心距,为有效地提高破岩效率提供借鉴。