武汉岩土所提出大型深埋地下洞室群三维初始应力场综合估计方法

　　双江口水电站是大渡河流域梯级电站开发的关键项目之一。在该水电站地下厂房洞室群施工支洞开挖过程中，出现了严重的脆性破坏，表明后续主要洞室开挖过程中可能会有大范围脆性破坏风险。因此，掌握地下厂房洞室群三维初始地应力场分布规律并据此开展围岩稳定性动态反馈分析和开挖支护方案优化设计，对确保双江口水电站大型深埋地下洞室群围岩稳定至关重要。然而，深埋大型地下洞室群初始地应力测试结果往往存在代表性和可靠性不足的问题，很难根据有限测点的地应力测试结果来准确估计其三维初始地应力场。

　　为此，在国家自然科学重点基金和面上基金支持下，中国科学院武汉岩土力学研究所智能岩石力学组科研人员基于双江口水电站有限的初始地应力测试结果和洞室群分层开挖前探洞/中导洞内的应力型脆性破坏现象，提出了一种用于估计深切河谷区大型深埋地下洞室群3D初始地应力场的综合估计方法（图1）。这一方法通过区域构造应力场方向推断（图2）、基于测试结果的初始地应力特征分析和可靠性评价、基于回归的初始地应力场特征分析和可靠性评估以及修正的初始地应力场分析和可靠性验证等四个相互关联、循序渐进的基本步骤来实现深切河谷区大型深埋地下洞室群三维初始地应力场方位和量值的准确估计。

　　基于该初始地应力综合估计方法获取了双江口水电站地下厂房洞室群的三维初始地应力场，据此开展的围岩脆性破坏预测与实际情况吻合良好（图3）。表明这一初始地应力综合估计方法可为高应力地下工程的开挖支护设计方案优化设计、围岩失稳风险控制提供基础的地应力条件。相关研究成果以封面文章发表于Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering。

　　论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775521000068

图1 深切河谷区大型深埋地下洞室群初始地应力场综合估计方法工作流程

图2 基于工程区域主断裂构造推断构造应力方向

图3 基于综合方法估计的初始应力场预测和实际的脆性破坏位置对比

（文/图 智能岩石力学组）