随着城市轨道交通的快速发展以及盾构技术在隧道建设中的推广,隧道的建设面临着更为复杂的地质条件以及带来的新的挑战,厦门地铁隧道建设场地内存在“上软下硬”的花岗岩地层、局部的基岩突起以及局部高强度的花岗岩“孤石”。对盾构的安全顺利掘进带来困难。为保证盾构的顺利掘进,采用地表深孔爆破工法对孤石进行爆破破除。孤石岩体的爆破破碎问题十分复杂,为达到最佳的孤石破碎效果,需要研究:孤石岩体在爆破冲击荷载下的动态破碎过程及裂纹扩展机理;深孔爆破中爆破孔网的设计参数优化方法。基于显式动力学数值模拟软件Autodyn和LSDYNA对孤石的深孔爆破进行数值模拟,采用流固耦合的分析方法。选取描述脆性材料动态响应的JohnsonHolmquist损伤本构模型作为岩体的力学本构模型。采用Euler网络对爆破中的流体场(炸药、空气场,水介质场)进行建模并与岩体进行流固耦合分析。将岩体单元的损伤变量作为描述岩体破碎的物理量,通过损伤变量的空间分布和损伤位置随时间的演化,研究岩体在爆破荷载下的动态破碎和裂纹扩展过程。对影响孤石岩体破碎效果的各因素分别进行研究。为研究岩体动态破碎机理,建立圆形岩体的单孔爆破数值计算模型,对岩体在爆破荷载下裂纹的分布和破碎分区进行了研究,并得到了炸药单耗对岩体爆破破碎分区的影响;为研究不耦合介质和不耦合系数对岩体破碎效果的影响,分别建立空气介质和水介质不耦合装药的数值计算模型,设置不同的不耦合系数进行计算,得到了不耦合系数与岩体破碎效果的关系以及不同耦合介质下裂纹的分布特征;针对孤石爆破内外部岩体存在较大强度差异的工程特征,为研究孤石与围岩强度差异对破碎效果的影响,建立了不同程度内外岩体强度差异的孤石与围岩的数值计算模型,研究了内外部岩体分界面处的损伤及裂纹分布特征,得到了内外强度差异程度对孤石破碎效果的影响;在单影响因素分析的基础上,引入免疫克隆选择算法和支持向量回归算法,建立孤石深孔爆破孔网设计参数的优化方法,将损伤面积比作为效果评价指标,对炸药单耗、炮孔间距、炮孔排距和不耦合系数进行了优化,为孤石爆破工程应用提供一定的参考价值。