武汉岩土所智能岩石力学团队在深埋隧洞围岩稳定性研究中取得重要突破
武汉岩土所智能岩石力学团队在深埋隧洞围岩稳定性研究中取得重要突破
深埋隧洞围岩稳定性是地下工程建设中的关键问题，其中扰动应力及其演化是最重要的影响因素。目前，针对硬质围岩三维扰动应力的研究主要依赖解析解和数值模拟，缺乏有效的原位测试技术。中国科学院武汉岩土力学研究所智能岩石力学团队在这一领域取得了重要突破，发明了光纤光栅空心包体三维扰动应力传感器，并建立了完整的监测和评价体系，为深部地下工程灾害防控提供了关键技术支持。
创新性技术突破
武汉岩土所智能岩石力学团队针对硬质围岩三维扰动应力研究的难题，开发了一系列创新性技术和装备：
光纤光栅空心包体三维扰动应力传感器：这种新型传感器能够准确测量围岩中的三维应力状态。
标定试验装置：配套研制的标定装置确保了传感器测量结果的准确性。
多层介质耦合应力解译算法：建立了围岩-浆体-传感器之间的应力传递模型，提高了数据解译的精度。
一体化监测平台：开发了信号识别、远程传输和在线解译的集成系统，实现了长期动态监测。
理论方法创新
团队还提出了多项创新性的评价方法：
基于应力张量性质的综合评价方法：从应力张量的角度对扰动应力进行综合分析。
基于张量距离的岩石非线性三维强度准则：建立了新的岩石强度评价模型。
围岩稳定性评价方法：结合扰动应力数据，提出了新的围岩稳定性评价体系。
工程应用与学术成果
这些创新成果已在多个重大工程中得到应用，包括：
- 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
相关研究成果已在多个权威期刊发表，包括《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。研究获得国家自然科学基金和湖北省自然科学基金创新群体项目资助。
图片说明
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
本文原文来自中国科学院武汉岩土力学研究所