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(gè)行業(yè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨我國(guó)水電能源的開發(fā)利用，大型水電工程在我國(guó)西南地區(qū)全面開工，越來(lái)越多的世界級(jí)大工程出現(xiàn)在我們面前，大型的地下結(jié)構(gòu)也就越來(lái)越多。隨之而來(lái)的地下結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題也越來(lái)越突出。
　　地下工程數(shù)量日漸增多，這些工程遭受地震動(dòng)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(yùn)輸，水利發(fā)電等項(xiàng)目中相對(duì)較為關(guān)鍵的部位，一旦其中一個(gè)破壞就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)交通系統(tǒng)的

2、癱瘓和危及整個(gè)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(duì)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(duì)于結(jié)構(gòu)安全性要求的提高，對(duì)模擬結(jié)果的精度要求也越來(lái)越高，以往通過(guò)加密網(wǎng)格來(lái)提高精度的辦法已經(jīng)無(wú)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(wèn)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(gè)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(wèn)題，在對(duì)復(fù)雜問(wèn)題數(shù)值模擬方面體現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)，這也給地下結(jié)構(gòu)的研究帶來(lái)了新的氣息。本文采用多尺度分析的思想，對(duì)巖體及地下結(jié)構(gòu)的多尺度模擬進(jìn)行初探。針對(duì)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(duì)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(lái)研究節(jié)理裂隙分形的特征。采用了分形盒子維數(shù)對(duì)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(jì)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(lái)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(guò)渡方法。在abaqus有限元軟件中，利用多點(diǎn)約束算法和界面單元方法實(shí)現(xiàn)了不同尺度之間的連接，并對(duì)兩種方法的效果進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)兩種方法在不同尺度單元過(guò)渡