随着我国的城市建设规模不断扩大,轨道交通和地下隧道的数量持续增长,城市地铁车站人流聚集、空间封闭的特点为炸药恐怖袭击提供了条件,地铁隧道内列车相撞起爆、电源短路爆炸等事故也频频发生。在运营期地铁的爆炸事故中,地铁结构本身会带有初始损伤,然而目前研究大多将爆炸作用作为初始损伤,忽略了已有初始损伤的地铁结构在爆炸作用下的二次损伤及动力响应问题。本文依托于国家重点研发项目“城市地下基础设施运行综合监控关键技术与示范”子课题“地下基础设施多灾害作用模式及应急决策技术”,应用开源版MPM3D-90物质点法代码程序,采用多级背景网格,以上海某地铁结构为例,建立已有裂损的区间隧道物质点法模型、已有变形及火灾损伤的地铁车站物质点法模型,对固体爆炸作用下地铁车站及区间隧道的二次损伤、结构-围岩的响应规律以及相关影响因素进行研究。主要研究内容及成果如下:（1）对城市运营期地铁结构的初始损伤（裂损、变形病害以及火灾损伤）进行控制指标分析,对初始损伤的控制指标进行量化分级,并将初始损伤程度划分为基本无损伤、轻度损伤、中度损伤及重度损伤四个等级。（2）在分析上海某地铁结构及地质条件的基础上,建立已有裂损的区间隧道模型,运用多级背景网格物质点法,研究了已有裂损的区间隧道模型在44.61kg等效当量炸药爆炸作用下的二次损伤及结构-围岩响应规律。研究表明:相比于独立爆炸作用,轨行区底板损伤面积增加到1.60m~2,增幅超30%,且横向损伤面积扩张更为明显,站台结构位移及压强峰值也有所增大,底板裂损处会出现应力集中现象,围岩等效塑性应变增大至0.59,增幅超过一倍。（3）通过建立已有变形的地铁车站模型,研究了固体爆炸物作用下车站结构的二次损伤及结构-围岩响应规律。研究表明:相比于同当量的独立爆炸作用,车站内净空超压峰值增至3052kPa,站台底板损伤面积为28.4m~2,增加了17.36%;在起爆点下方出现深度为1.45m的塌陷坑,围岩等效塑性应变峰值增加至2.31,增幅超过一倍,围岩位移峰值也增大至3.82m。（4）通过建立已被10MW热释放率火灾损伤后的地铁车站模型,研究了车站结构在爆炸作用下二次损伤及结构-围岩响应规律。研究表明:相较于同当量的独立爆炸作用,已被火灾损伤后的车站在爆炸作用下各项响应数值皆有不同程度增大,具体表现为:车站内净空超压峰值大幅度增至3200kPa,站台底板损伤面积增加至36.2m~2,增幅近50%,站台底板与下方围岩脱离程度更大,起爆点下方塌陷坑深度增加至1.78m,围岩等效塑性应变峰值增大至1.48。（5）研究了初始损伤程度对地铁结构在爆炸作用下二次损伤及结构-围岩响应规律的影响。研究表明:随着地铁结构横向变形的增加,站台底板和顶板响应压强增大,站台底板损伤面积也逐渐增加;随着地铁车站火灾规模增大,站台底板损伤面积逐渐增大,当火灾规模为10MW时损伤面积增速最快,此后增速逐渐变缓;随着底板裂缝深度增大,轨行区底板损伤面积几乎线性增大;随着底板裂缝长度增加,底板损伤面积逐渐增大,增速逐渐减慢,而车站结构响应压强会逐渐减少。（6）研究了炸药当量以及爆炸物位置对已被火灾损伤后的地铁车站在爆炸作用下二次损伤及结构-围岩响应规律的影响。研究表明:爆炸当量的增加会使得站台底板损伤范围增大,当等效炸药当量增大至178.4kg时站台底板由小范围的材料损伤转变为大范围的材料破坏;随着爆炸物距站台底板垂直高度增加,底板损伤面积会迅速减小;爆炸物越靠近轨行区及边墙,站台结构损伤越严重,但起爆点下方塌陷坑的深度逐渐减小。（7）通过建立火灾损伤后地铁车站模型,运用数值模拟研究了围岩参数对爆炸作用下车站的二次损伤及结构-围岩响应规律的影响。研究发现:车站结构埋深越深,围岩质量越好,地铁车站及围岩的动力响应数值越小,站台底板损伤面积越小;当围岩底部边界条件为无反射边界条件时,围岩响应压强分布更均匀,等效塑性应变区更为集中,而站台底板损伤面积越小;随着底部围岩界面反射比率增加,底板围岩界面吸收爆炸应力波能力减小,反射应力波能力增加,站台底板损伤面积明显增加。（8）研究了站台结构类型对火灾后爆炸作用下的地铁车站二次损伤及结构-围岩响应规律的影响。研究发现:结构柱增加了站台结构的整体刚度,对爆炸作用下结构及围岩的动力响应有抑制作用,减小了站台底板损伤面积以及起爆点下方塌陷坑深度。由于相邻站台的爆炸作用,响应站台压强峰值大多分布在靠近爆炸站台一侧,等效应力主要分布在四个角落,且随着相邻站台距离的增加,响应站台损伤程度降低。