目前,国内外对于节理岩体的研究方法主要有两种:一种是采用特殊的节理单元来模拟节理的影响,然后进行有限元分析;另一种是采用等效模拟的方法进行研究。采用特殊的节理单元在一般情况下是方便可行的。但是由于天然岩石中节理分布广泛,用这些节理单元进行处理时,数值分析势必相当麻烦,用常规实体单元也不可能精确地加以解决。尤其是在许多工程问题中,所分析的介质具有离散不连续性,例如含有大量节理的岩体,土壤结构和土加固物的交界面以及局部剪切裂缝等。这种情况下,我们主要采用等效模拟的方法对节理岩体进行有限元分析。 本文应用均匀化理论介绍了一种新的夹层单元来对具有离散不连续性的介质进行有限元分析,这种新的单元可称为均匀化节理单元。其中的节理或裂缝可视为介质的内含物。运用均匀化准则,节理的影响可转化为相邻原材料的一小部分区域。这个区域内的本构模型是根据完整介质和节理的特性以及均匀区域的几何条件来定义的。因此这种均匀化节理单元就包括节理以及其两侧的相邻的完整岩石。问题实际上就简化为如何定义均匀化节理单元的平均力学性质,可以通过组成材料的特性及各自的体积贡献所导出。 论文通过几个算例演示了均匀化节理单元的应用,并将计算结果与常用的使用标准连续体单元的有限单元法的结果相比较,分别从不同的角度验证了其正确性和优越性。最后用均匀化节理单元来对一重力坝地基中的夹层进行模拟分析。