为研究岩石全应力应变过程孔裂隙结构与岩石非线性变形特征的影响，考虑孔隙和基质变形差异性，将多孔岩石解构为硬弹簧与软弹簧两部分，引入双弹簧Hooke模型（Two-part Hooke's model, 简称TPHM）和统计损伤理论，基于双弹簧Hooke模型建立岩石全应力-应变关系，推导岩石全应力-应变过程的孔隙率演化方程。该模型克服了传统双弹簧Hooke模型无法表征岩石屈服后塑性变形的局限性，能够准确地表征岩石压缩过程中的孔隙压密阶段的非线性变形、塑性屈服、峰值后应力下降以及残余应力特征，还能有效表征岩石全应力-应变过程中的孔隙率变化规律。经过大量实验数据验证，该本构模型的理论曲线与试验结果较为吻合，相关系数均达到了0.9以上。

地下物流系统（Underground Logistics System, ULS）作为一类具有公共设施属性的地下化城市基础设施，可以依托高适灾韧性的货运网络，高效满足城市应急需求。然而，在复杂应急物流情景下，ULS的网络化运行机制及其货运效能评估方法仍然尚未明晰。研究从ULS应急服务能力的内涵出发，分析了运行环境、网络结构和运行调度对其应急服务能力的影响，并构建了涵盖效率、效力及公平性维度的应急服务能力度量模型。依托南京市仙林案例，研究设计了基于货运需求和地面道路损坏的组合模拟仿真场景，对比分析了地面卡车配送和ULS的应急服务质量。结果表明：ULS的应急服务能力优势明显，在地面交通不畅及较窄的应急需求时间窗下尤为显著；增加节点物流作业冗余、末端配送模式优化以及满足局部货运公平性是提升ULS应急服务能力的关键。研究成果不仅丰富了ULS规划理论，也从地下空间开发利用视角为城市应急治理提供了新的思路。

地铁作为城市公共交通的主要组成部分，其微环境中的颗粒物会给通勤人群带来健康风险。为保障出行人群地铁通勤过程中的出行健康，研究开展地铁微环境细颗粒物浓度（PM_2.5）的时空异质性分析。结果表明，地下线路工作日车厢内PM_2.5浓度（113.67 μg/m³）高于非工作日（47.62 μg/m³），地下线路车厢内的PM_2.5浓度远高于地面以及高架部分（7倍）；建成时间较早的线路PM_2.5浓度高于新建线路；随着列车的驶入驶出，站台的PM_2.5浓度呈现出周期性的变化趋势；全封闭的屏蔽门在控制颗粒物聚集方面比全高安全门更有效；平峰时间段PM_2.5浓度（75 μg/m³）低于高峰时间段（102 μg/m³）。此外，分析了错峰出行策略对通勤人群PM_2.5暴露水平的潜在影响，研究表明，若错峰出行，将减少一次通勤过程中25.58%的暴露。研究成果可为地下地铁颗粒物防治提供数据支撑。

城市地下物流系统是现代物流、交通、车辆、地下工程多学科、新技术交叉融合发展起来的一项复杂技术与工程系统。基于地下物流系统管道车辆协同设计理念，建立了一套用于城市地下管道物流的载货车辆设计方法，包括车辆方案研究、车辆结构与新能源功能设计、车辆自动驾驶技术设计等。设计了一种用于圆形管道内径3 800 mm、车辆外观尺寸长度5 000 mm、宽度1 500 mm、高度2 200 mm的地下管道物流厢式载货专用车辆，车辆具有自动驾驶、大功率、长距离自动运输货物和管道内行驶无线充电功能。车辆设计采用了绿色、低碳、节能、多项新技术创新集成应用的设计理念。研究成果可为商业化城市地下物流提供一套新的载货车辆试验样车设计方案。

针对应力集中带、破碎构造带等不良地质下隧道初期支护体系承载性能不足的问题，提出一种在型钢与混凝土界面布设栓钉剪力件的组合支护结构，针对隧道支护结构的受力特点开展大偏心受压试验来探究组合支护结构的破坏模式和承载特性，并通过数值模拟分析不同偏心距条件下组合结构承载性能。结果表明：当无栓钉剪力件时，工字型钢与喷射混凝土发生分离破坏，当布设栓钉剪力件时，型钢混凝土结构破坏模式表现为混凝土开裂和压溃，栓钉剪力件有效地限制了型钢与混凝土接触界面间的相对滑移；相较于自然粘结工况，布设双排形栓钉剪力件试件的极限承载力增长了14.79%，侧向挠度减小了22.94%，试件表现出较好的韧性、承载能力和抗弯刚度；在相同偏心距下，布设栓钉剪力件能有效提高结构的极限承载力，并且随着偏心距的增大，栓钉剪力件对试件的大偏压承载性能的提升效果逐渐增强。研究成果可为隧道初期支护技术提供理论支持。

对隧道壁面沿程阻力系数的认识有助于优化隧道施工通风设计，提高通风方案的合理性。本研究探讨了隧道壁面粗糙单元高度、形状及间距等对沿程阻力系数的具体影响，通过模型试验及数值分析，探究了计算沿程阻力系数的经验公式结果与数值模拟结果的差异。研究结果表明：隧道壁面粗糙单元高度越高，对沿程阻力系数影响趋势逐渐减小；隧道壁面粗糙单元形状对沿程阻力系数影响较大，半球形粗糙单元对应的沿程阻力系数最小；比较沿程阻力系数经验公式计算结果与数值模拟结果，两者的差距较为稳定，与粗糙单元高度有关；对经验公式提出修正系数α，得到α与壁面平均粗糙高度Δ的对应关系为α = 1.29+0.024 8Δ。

地下储能硐库围岩再加载力学性能是决定地下储能工程安全的关键。本文开展了泥岩三轴加载、卸载试验及卸荷损伤泥岩再加载试验，利用核磁、SEM等测试分析技术，研究了卸荷效应对泥岩再加载力学特性的影响规律，揭示了卸荷损伤泥岩再加载劣化机理。结果表明，随卸荷损伤程度的增加，泥岩试样内部小尺寸微孔隙向中孔隙发展，内部孔隙率越来越大；初始卸荷损伤程度越大，泥岩再加载强度降低幅度越大；卸荷损伤程度对岩样再加载破坏模式产生了逐渐显著的影响，随卸荷损伤程度增加，试样逐渐由剪切破坏过渡到剪张破坏，最终转变为张剪破坏。建立了卸荷损伤程度、孔隙率、再加载强度之间的本构关系，为卸荷损伤泥岩细观结构损伤到宏观强度劣化搭起了桥梁。研究成果可为卸荷损伤区划分、卸荷区内岩体的再加载强度预测预报提供参考。

以意大利西西里新铁路线隧道工程为研究背景，深入探讨了盾构机带压作业所需的人舱结构、配置和应用工况，以解决长距离、全断面岩石地层掘进中的带压进舱作业难题，满足盾构机在高压施工环境下的作业需求。根据带压进舱作业时人舱的功能需求，综合考虑了人体工程学、紧急逃生、环境监测系统等多方面因素，针对性地对人舱系统配置进行设计，为作业人员提供了设备上的安全保障。对所设计的人舱舱门和舱体进行了有限元受力分析，验证了人舱结构强度，满足工作压力要求，并通过水压试验和气密性试验验证了人舱结构的稳定性和可靠性。本文的有限元分析计算和承压试验结果证明了所设计的人舱不仅满足工程需求，而且为盾构机在隧道施工中的高效、安全作业提供了坚实的设备保障，确保施工效率与安全性的同步提升。

为解决高海拔深埋水工隧洞衬砌结构频繁开裂导致的结构劣化难题，研究采用掺加纤维方式提升混凝土的力学特性，并提出最优纤维掺量。首先开展了不同掺量玄武岩纤维混凝土（BFRC）拉伸、压缩及弯曲力学特性试验，获得了不同体积纤维掺量条件下混凝土拉伸、压缩及弯曲力学特性变化规律；然后，建立了能真实反映骨料形态、级配、长短轴比及纤维分布、初始缺陷等细观结构因素的纤维混凝土细观数值模型，通过细观数值模型和室内轴拉试验结果对比验证，揭示了纤维增强混凝土受拉强度的作用机理；最后，分析了纤维最优掺量。结果表明：与素混凝土相比，0.2%纤维体积掺量为最优纤维含量，BFRC的轴拉强度、劈拉强度和弯曲强度分别提高了12.81%、14.79%和21.26%。本文建立的纤维混凝土细观数值模型素（纤维）混凝土抗拉强度与室内试验素（纤维）混凝土抗拉强度误差分别为4.24%（5.26%），且可较为真实反映纤维混凝土试件的破坏发展过程和宏观力学行为。研究成果可为玄武岩纤维混凝土结构设计与工程应用提供借鉴与参考。

微波辐射作为新兴破岩技术在辅助机械破岩方面展现出了广泛的应用前景，为探究微波辐射对石英砂岩的损伤作用机制，研究了不同功率微波和不同微波辐射时间作用下石英砂岩单轴抗压强度、波速等性质的变化规律及宏细观损伤特征。结果表明：随微波辐射功率和辐射时间增大，石英砂岩单轴抗压强度和弹性模量整体呈下降趋势；P波和S波波速整体呈下降趋势；损伤因子呈上升趋势，并且辐射时间越长，损伤因子上升的幅度越大。随微波辐射功率和辐射时间增大，石英砂岩破碎程度显著增加，碎块尺寸逐渐减小，数量逐渐增多；破坏形式从单一的剪切破坏转变为沿脆弱面的剪切破坏和劈裂破坏；SEM图像和分形维数D值结果表明，随微波辐射时间增大，试样内部裂纹的数量、长度、宽度和深度均呈增加趋势，从初始的单一裂纹逐渐演变为叠加裂纹。