大型地下工程中廣泛存在著多洞室結(jié)構(gòu)，諸如水電廠房中的地下洞室群、礦山中地下巷道群。由于相鄰洞室之間的相互影響，多洞室結(jié)構(gòu)的變形破壞行為較單個(gè)隧洞更為復(fù)雜，其整體與局部變形破壞模式多樣，而現(xiàn)有地下洞室（群）安全性分析一直缺乏像邊坡安全性系數(shù)一樣的定量評(píng)價(jià)方法，嚴(yán)重制約了地下洞室群優(yōu)化布置與支護(hù)設(shè)計(jì)。

　　為此，武漢巖土所科研人員針對(duì)大型地下工程中廣泛存在的多隧洞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過3D打印技術(shù)制作了2種典型雙洞結(jié)構(gòu)布局的物理模型，并在室內(nèi)開展了針對(duì)雙隧洞物理模型的水平雙向側(cè)限豎向單向加載的超載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果完整記錄了雙洞結(jié)構(gòu)在單向超載工況下的變形破壞過程（圖1），并結(jié)合超載試驗(yàn)過程加載曲線與雙洞內(nèi)壁特征點(diǎn)位移曲線的變化關(guān)系揭示了平行雙隧洞結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)破壞的臨界位置處于平行雙洞中隔墻的塑性壓碎破壞區(qū)，非平行雙隧洞結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)破壞的臨界位置處于非平行雙洞斜向中隔墻的塑性剪切破壞區(qū)（圖2）。

　　基于試驗(yàn)結(jié)果，研究人員進(jìn)一步提出雙隧洞結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)破壞的安全系數(shù)定量計(jì)算方法，即在雙洞超載試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值反分析交叉驗(yàn)證失穩(wěn)判據(jù)合理性的基礎(chǔ)之上，建立了基于超載原理的地下多洞室結(jié)構(gòu)整體安全度區(qū)間[KL, KU]的計(jì)算方法（圖3），并應(yīng)用于中國西部某一水電站地下廠房洞室群的整體穩(wěn)定性分析，展示了該方法的現(xiàn)實(shí)可行性和可操作性。研究成果可為地下工程中洞室群的整體穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)和支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

　　本研究相關(guān)多項(xiàng)成果已發(fā)表于巖石力學(xué)與工程領(lǐng)域主流期刊Rock Mechanics and Rock Engineering。該研究成果得到雅礱江聯(lián)合重點(diǎn)基金（No.1965205）、國家自然科學(xué)基金（No.51779251）和湖北省杰出青年基金（No.2017CFA060）等資助。

　　論文連接1：https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-020-02244-7

　　論文連接2：https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-018-1504-3

圖1 雙隧洞物理模型的破壞演化圖

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圖2 雙隧洞超載試驗(yàn)結(jié)果

圖3 洞室群安全度區(qū)間計(jì)算方法

圖4 地下廠房洞群整體穩(wěn)定性分析