• 利用 CT 扫描，建立了微细观耦合模型，对珊瑚礁岩石复杂的多孔结构进行建模。

• 为大于 1 mm 的孔隙创建细观模型，为较小孔隙创建微模型。

• 微细观耦合模型有效地捕捉了多尺度孔隙的影响，同时降低了计算成本。

珊瑚礁岩石具有丰富的多孔结构，建立具有逼真多孔结构的实体模型将对研究其力学行为及其机制大有裨益。 然而，珊瑚岩石的孔隙大小跨越了从微观到中尺度（1 μm 到 10 mm）的四个数量级。这需要模型中的样品尺寸较大且单元尺寸非常小，这会导致极高的计算成本。 为了克服这一根本性挑战，本文使用 CT 扫描大型珊瑚标本以获得实体模型，并建立微-细观尺度耦合模型： （1） 在整个 CT 实体中保留大于 1 mm 的孔等效直径，并将其余部分视为材料性质未知的均匀致密基质材料， 这被称为细观模型;（2） 从 CT 实体中提取一个包含孔径等效直径小于 1 mm 的小实体，该实体称为微观模型，也具有未知的基质材料特性;（3）细微模型中未知的基体材料参数来源于微模型的力学响应，微模型中未知的基体材料参数受细观模型的力学响应应与真实珊瑚标本的力学响应重合的约束。 与单轴压缩测试结果相比，该微细长耦合模型具有较高的精度，并保留了各种尺度上孔隙的影响。 计算结果表明，它可以将单个 CT 实体模型的计算复杂度降低 4 个数量级。 这为研究类似材料在复杂载荷条件下的力学行为和机制提供了一种新方法。

珊瑚礁石灰岩是由珊瑚群落的遗骸经过长时间的海洋地质活动后形成的独特岩石。它具有复杂的岩石结构，表现出高压缩性和多孔特性。 近年来，随着珊瑚礁岩土工程实践的不断发展，对珊瑚礁工程的合理设计、安全施工、正常运行、经济可行性和环境效益提出了更高的要求。随着珊瑚礁地质研究的不断深入，工程师和学者在研究珊瑚礁石灰岩的物理和动力学特性、地质环境和动态环境特征方面取得了丰富的实验和理论成果。

通过文献查阅发现，虽然通过 CT 扫描对珊瑚礁石灰岩的微观结构有充分的了解，但这种微观结构主要用于珊瑚礁石灰岩的物理和化学分析。然而， 缺乏基于 CT 扫描的力学分析模型，这些模型结合了精细的几何结构。 基于 CT 扫描结果建立此类模型对于理解珊瑚礁石灰岩上复杂加载的力学行为和机制具有重要意义。 本研究在 MIMICS 和 Materialise 3-matic 的协助下，使用 CT 扫描技术重建了珊瑚礁石灰岩的多孔结构。 考虑到珊瑚礁石灰岩的孔隙尺度从 2.8 μm 到 1 × 10^4 μm（图 1）以及由于大样品和小单元导致的计算成本和效率的矛盾， 建立了精细尺度耦合模型和参数迭代方法。 通过实验和有限元分析验证了该耦合模型的可行性。本研究发现，所开发的细观-微尺度耦合模型可以准确反映珊瑚礁岩石在单轴静压试验过程中的力学响应，同时节省了大量的计算时间和资源。这为进一步研究珊瑚礁岩石在多轴压缩和动态冲击条件下的响应提供了一种可行的方法。它将为珊瑚礁岛的桩基建设提供理论支持。