地下結(jié)構(gòu)多尺度分析.pdf

1、空間資源的緊張使各式各樣的地下結(jié)構(gòu)紛紛出現(xiàn)，地下結(jié)構(gòu)在各個行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨我國水電能源的開發(fā)利用，大型水電工程在我國西南地區(qū)全面開工，越來越多的世界級大工程出現(xiàn)在我們面前，大型的地下結(jié)構(gòu)也就越來越多。隨之而來的地下結(jié)構(gòu)的安全性問題也越來越突出。
　　地下工程數(shù)量日漸增多，這些工程遭受地震動破壞的概率也就逐漸增大。地下工程一般情況下都是交通運輸，水利發(fā)電等項目中相對較為關(guān)鍵的部位，一旦其中一個破壞就會導(dǎo)致整個交通系統(tǒng)的

2、癱瘓和危及整個水電站的安全。這些工程的耗資巨大而且重要性極高，這就對于地下結(jié)構(gòu)提出了更高的安全要求。
　　數(shù)值模擬是地下結(jié)構(gòu)抗震研究的常用方法，但是隨著對于結(jié)構(gòu)安全性要求的提高，對模擬結(jié)果的精度要求也越來越高，以往通過加密網(wǎng)格來提高精度的辦法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的工程需要。如何準(zhǔn)確模擬地下結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的受力狀況和安全性成為亟待解決的問題。一種高效精確的地下結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬方法亟待提出。
　　多尺度分析在多個領(lǐng)域都的取得了應(yīng)用

3、成果，解決了大量復(fù)雜現(xiàn)象的模擬問題，在對復(fù)雜問題數(shù)值模擬方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢，這也給地下結(jié)構(gòu)的研究帶來了新的氣息。本文采用多尺度分析的思想，對巖體及地下結(jié)構(gòu)的多尺度模擬進(jìn)行初探。針對節(jié)理巖體和多尺度算法進(jìn)行了初步研究，主要進(jìn)行了以下工作:
　　(1)針對節(jié)理裂隙巖體力學(xué)參數(shù)的尺度效應(yīng)進(jìn)行研究，探討巖體特性隨尺度的變化規(guī)律，以連通率為例給出了巖體參數(shù)的多尺度模擬還原方法;
　　(2)由于巖體的節(jié)理裂隙在不同尺度之間具有相似性

4、，故考慮結(jié)合巖體節(jié)理的分布來研究節(jié)理裂隙分形的特征。采用了分形盒子維數(shù)對蒙特卡洛模擬的節(jié)理裂隙體系和天然巖體的數(shù)字圖像進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)采用地質(zhì)統(tǒng)計加蒙特卡洛方法生成的隨機(jī)節(jié)理網(wǎng)格存在有明顯的信息丟失，不宜于用來研究節(jié)理巖體的破壞的機(jī)理。
　　(3)研究了多尺度分析中不同尺度之間的過渡方法。在abaqus有限元軟件中，利用多點約束算法和界面單元方法實現(xiàn)了不同尺度之間的連接，并對兩種方法的效果進(jìn)行了驗證，發(fā)現(xiàn)兩種方法在不同尺度單元過渡