中文摘要：

岩体地下结构地震破坏机理研究与地震动输入机制、岩体本构和屈服准则、分析模型和计算方法等环节密切相关。当前非线性动力破坏分析的计算效率、计算精度及数值稳定性等方面的不协调成为复杂地质条件下考虑各种因素影响的岩体地下结构破坏机理和抗减震措施研究的主要制约因素。因此，综合理论分析、数值模拟和模型试验方法，深入研究考虑结构面空间分布规律的岩体多尺度力学特性，提出岩体多尺度本构模型和破坏准则，在此基础上建立反映内部结构面特性的多尺度有限元模型及界面协调条件，提出复杂地质条件下地下结构非线性地震破坏分析的多尺度耦合动力分析模型和跨尺度计算方法和技术，实现计算效率、分析精度及算法稳定性之间的协调，为推动岩体地下结构地震动响应特性和破坏机理的深入研究奠定方法基础，为保障重大工程中地下结构的抗震分析提供理论支撑。

结论摘要：

地下工程作为生命线工程的重要组成部分，需要对其建设使用和抗震安全开展进一步的研究。本课题针对以上问题，开展了以下的研究工作。首先，对准脆性材料细观动态进行了研究，基于有限元法提出了一种新的细观数值模型，该模型可以用来模拟准脆性材料的动态特性。用这种新的细观数值模型对准脆性材料砌块进行动态分析并对其计算结果进行了讨论，计算结果表明，该模型可以很好的描述准脆性材料在高应变率下的力学行为和细观机理；然后，对地下结构振动控制算法进行了研究，基于C-B算法提出了优化LQR主动控制算法，以此来简化地下结构振动问题中的计算规模，使其计算效率提高；其次，对地下结构有限元法解析进行了研究,提出新的多尺度重叠网格算法，使其可以计算动力工况以及材料的损伤的发展。研究结果表明该方法可对局部区域起到局部描述的作用，可以描述结构动力工况下局部损伤的发展，并且具有较高的计算精度；更进一步的对岩体等准脆性材料不同尺度下裂纹扩展进行了研究，开发了一种新的多尺度有限元方法，用大尺度单元对地下结构的裂缝进行数值模拟。数值模拟验证结果表明，该方法可以有效地获得裂纹结构的宏观和微观尺度的上的响应；再次，对节理岩体进行了研究。提出了一种新的非均匀弹塑性节理岩体本构，并将提出的本构模型应用于岩体的边坡稳定性。同时，在对节理岩体等效本构研究的基础上，总结岩体中随机节理面几何参数的分布模型,以二分法为手段实现节理网络模拟技术中样本数目的确定。并且，探讨了所提出等效本构模型的适用性,并用此本构模型进行了算例分析。另外，对节理岩体边坡的滑动路径的搜索进行了研究，提出了适用于非均匀地基滑动面的节理边坡路径搜索算法程序；最后，基于摩尔库伦强度理论，对岩体强度的影响进行分析，得到岩体在所包含的不同弱面角度下的强度变化。基于蒙特卡洛模拟方法，采用带宽投影法进行力学连通率的计算,对节理岩体连通率计算中的影响因素进行了分析和讨论。综上所述，本课题针对地下结构与岩体的特性，从宏观到细观，从力学性能到精细算法进行了系统的研究。