地下管廊是城市基础设施的重要组成部分。输气和排污等管廊运行维护过程中，如果发生天然气泄漏或沼气积聚，极易形成甲烷爆炸环境。管廊作为贯通城市的基础设施，主要位于中心城区建筑人口密集地段，一旦发生爆炸必将造成灾难性后果，导致巨大的经济损失和人员伤亡。因此，研究地下管廊甲烷爆炸冲击特性及毁伤效应对保障城市公共安全具有重要意义。
　　对于城市地下管廊而言，可能引发甲烷爆炸的工况主要有两种：(1)输气管廊破坏导致甲烷泄漏至大气空间形成易爆气云;(2)排污管廊内有机物沉积发酵造成甲烷积聚。针对上述两种地下管廊甲烷爆炸问题，本文通过数值模拟方法，从泄漏扩散规律、爆炸影响因素、冲击波传播特性、毁伤效应对比及管廊内部爆炸过程等方面，对甲烷爆炸冲击动力特性及毁伤效应进行了系统研究。主要研究内容和结论如下：
　　(1)甲烷泄漏扩散过程及爆炸影响因素分析：通过建立天然气管道泄漏数值模型，研究了开敞空间及封闭空间中甲烷泄漏、扩散、爆炸的全过程，结果表明开敞空间甲烷泄漏后会在一定高度形成稳定扩散的气团，引爆后泄漏口处会形成喷射火；封闭空间泄漏甲烷在喷射至房顶受阻后会逐步向下扩散，引爆后空间内持续高压甲烷不再泄漏。对开敞空间的甲烷爆炸，探讨了初始浓度、边界条件、点火位置等因素对甲烷爆炸的影响效果，发现甲烷浓度越接近燃烧的化学当量比，爆炸越猛烈，而障碍分布和点火位置在开敞空间中对爆炸强度影响较小。
　　(2)甲烷爆炸冲击波衰减规律及其毁伤效应研究：通过建立开敞空间预混甲烷爆炸模型，研究了浓度9.5%球形甲烷-空气气团的爆炸冲击波衰减规律，提出了冲击波参数预测模型，分析表明甲烷爆炸冲击波超压峰值衰减缓慢，正压持续作用时间长，当量对近场峰值超压影响较小；从冲击波特性、结构动力响应及致伤范围等方面对比分析了甲烷爆炸与等效当量TNT爆炸的差异，与TNT爆炸相比，甲烷爆炸对人体和结构的毁伤范围更广。
　　(3)地下管廊内部甲烷爆炸过程及井盖抗抛掷措施研究：针对地下排污管廊内部气体爆炸导致井盖抛掷事故频发的问题，建立了地下管廊甲烷爆炸模型，研究了地下管廊甲烷爆炸冲击动力特性；分析了爆炸冲击下井盖的抛掷效应，对比了不同加固措施的抗抛掷效果，结果表明单侧铰链加固可有效阻止井盖的抛掷，减少对周围人群和建筑的危害。