实验室在复杂地质条件下大型地下洞室群稳定性一体化仿真分析理论与动态控制方法研究方面取得进展

　　双碳战略是我国的重大战略决策，大力建设水电工程是实现国家双碳目标重要途经之一，西部高山峡谷地形特征决定了水电工程绝大多数都采用地下洞室群形式。工程实践表明，由于大型洞室具有大跨度、高边墙、地质单元多、挖空率高等特点，时常出现时效大变形、内部渐进开裂、大体积塌方、突发岩爆等围岩稳定性问题。因此，复杂地质条件下大型地下洞室稳定性是制约西部水电、川藏铁路等重大工程安全建设的关键科学技术问题。

　　在雅砻江联合基金资助下，项目《复杂地质条件下大型地下洞室群稳定性一体化仿真分析理论与动态控制方法》（No. U1965205）依托卡拉水电站大型地下洞室群自身“性状多变岩性、洞群多联通”的结构特点，从大型洞室岩体变形破坏的原位立体观测技术、层状岩体的理论力学模型，施工过程一体化仿真与反馈分析方法、围岩安全预警与稳定性调控技术等方面深入开展研究工作。通过4年联合攻关，建立了大型洞室群变形与破坏的原位、立体、多物理量综合观测技术体系（图1），多角度揭示了开挖强扰动下围岩的卸荷力学响应行为和局部失稳破坏模式；开展了层状岩石的真三轴加卸载与剪断试验，建立层状岩体非同步劣化力学模型，合理描述了层状岩体的非同步变形破坏连锁机制（图2）；开发了大型地下洞室群一体化开挖支护优化分析技术与辅助软件平台；建立大型洞群一体化开挖支护过程中岩体分级安全预警与破裂抑制的稳定性主动调控技术，并在卡拉水电站地下洞室建设中取得较好应用效果（图3）。

　　本团队基于上述研究成果目前已在国内外主流学术期刊发表学术论文28（SCI论文22篇、EI论文4篇），授权发明专利6项，主编团体标准2部，应邀做学术报告9次。

　　部分论文链接如下：

　　1. https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-023-03268-5

　　2. https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-020-02244-7

　　3. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775522000592

　　4. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860422003402

　　5. https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-023-03448-3

图1 基于三维激光扫描的地下洞室变形时空演化分析方法

图2 大型地下洞室分层开挖下岩体的卸荷劣化特征

图3不同中隔墙间距下大型洞室群围岩典型变形特征分析