实验室在深部工程硬岩隧道三维扰动应力测试技术与装备方面取得进展

    扰动应力及其演化是深埋隧洞围岩稳定性及灾变的最重要因素，目前对硬质围岩三维扰动应力的研究局限于解析解和数值模拟，缺乏可靠的原位测试技术与装备，缺乏有效的扰动应力演化特征评价体系和方法。

    为解决这一难题，岩土力学与工程安全重点实验室智能岩石力学团队发明了光纤光栅空心包体三维扰动应力传感器，研制了光纤光栅空心包体应力传感器标定试验装置，建立了围岩-浆体-传感器多层介质耦合应力解译算法，搭建了扰动应力信号识别-远程传输-在线解译一体化监测平台，提出了基于应力张量性质的扰动应力综合评价方法，建立了基于张量距离的岩石非线性三维强度准则，提出了基于扰动应力的围岩稳定性评价方法，实现了对硬岩工程围岩三维扰动应力场的长期动态监测，解决了对围岩三维扰动应力状态演化实时长期测试的难题，为隧道等岩土工程结构稳定性评价和灾害防控提供新的途径和重要支撑，对于深部地下工程灾害防控、深部资源开发等提供关键的理论技术方案，具有重要的意义。目前已应用于锦屏二级水电站引水隧洞、中国锦屏二期地下实验室、白鹤滩水电站、双江口水电站、硬梁包水电站、川藏铁路、杉树垭磷矿等多个工程中。

    相关研究成果已在《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》、《International Journal of Mining Science and Technology》、《Rock Mechanics and Rock Engieeering》、《岩石力学与工程学报》等期刊上发表。研究获得国家自然科学基金资助项目（42202320、42102266、42207211）湖北省自然科学基金创新群体项目(ZRQT2020000114)资助。

    论文链接1：https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2024.105668

    论文链接2：https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2023.12.007

    论文链接3：https://doi.org/10.1007/s00603-022-03034-z

    论文链接4：https://doi.org/10.13722/j.cnki.jrme.2021.0695

    论文链接5：https://doi.org/10.13722/j.cnki.jrme.2022.1182

图1 光纤光栅空心包体传感器

图2 围岩多点分布式应力测系统

图3 中国锦屏地下实验室二期B2实验室扰动应力量值时间变化特征

图4 中国锦屏地下实验室二期B2实验室扰动主应力方向变化特征