随着国际恐怖主义的蔓延与各种化学爆炸事件的日益增多,地铁站和地下通道等地下结构,由于人员密集疏散困难,易于袭击且发生事故后社会影响较大等特点成为恐怖袭击的首选。各种地下结构的抗爆防爆减灾问题已成为目前我国需要高度重视和深入研究的重大课题之一。本文借鉴国内外研究成果,采用理论分析和有限元软件ANSYS/LS-DYNA对地面接触爆炸下地下结构的动力响应进行系统的研究,包括:地面爆炸下土中爆炸应力波场的传播与分布,地面爆炸下地下结构的动力响应以及埋深、TNT当量、土质对结构动力响应的影响。取得的主要研究成果如下:(1)分析了地面接触爆炸时,空气波的形成、传播及反射规律;分析了土中应力波的传播与反射规律,以及峰值压力与升压时间的理论计算公式;给出了地面爆炸作用在地下结构上的压力峰值与升压时间计算方法;利用理论计算公式对工程算例进行了计算分析,计算了爆炸荷载作用下土中应力波的超压峰值、升压时间以及地下防护结构上的动荷峰值。(2)利用ANSYS/LS-DYNA模拟土质为砂土与粘土时,地面爆炸下土中应力波场的传播与分布。理论公式计算土中单元的应力波压力峰值与升压时间,将理论计算结果与数值模拟结果对比,验证了数值模型的正确性。根据数值模拟结果将地面爆炸下土中应力波场分为表面区(包括近地表区与地表区)与中央区,分析了各分区内土中应力波的特征;研究了土质对土中应力波场传播与分布的影响。(3)利用ANSYS/LS-DYNA模拟土质为砂土时地面接触爆炸作用下地下结构的动力响应。分析了土中应力波对结构的作用以及结构对应力波的影响。在地下结构上选取可能发生破坏部位内的单元,研究了各单元的应力、塑性应变、速度、加速度的变化。分析了地下结构的破坏形式以及破坏位置。并分析不同埋深、不同TNT当量、不同土质时地面接触爆炸下地下结构的动力响应,以及各参数对结构上可能发生破坏部位内单元的响应及结构破坏的影响。