地下工程軟巖擠壓大變形機理與控制關鍵技術獲系列成果

　　隨著我國交通、水利和能源等基礎設施建設的發展，穿越高地應力地區且工程地質環境惡劣的長大隧道不斷涌現，為我國地下工程建設帶來新的機遇和挑戰。中國科學院武漢巖土力學研究所研究員陳衛忠帶領的課題組自2008年以來，在12項國家基礎研究、10項科技攻關和數十項重大工程等項目資助下，形成高地應力軟巖地下工程擠壓大變形災害的支護設計理論和控制技術。主要創新成果如下：

　　（1）揭示了高地應力軟巖地下工程擠壓大變形破壞機理。建立了高地應力軟巖損傷-漸進破壞全過程非線性蠕變和松弛模型；利用自行研制的光纖光柵應變磚，實現了軟巖地下工程開挖、支護過程中圍巖擾動區內應力場的動態監測；建立了能反映軟巖地下工程開挖擾動區圍巖流變損傷演化規律的大變形預估模型；揭示了地下工程支護特性曲線隨擠壓變形和時間的演化規律。

　　（2）提出了以高壓縮墊塊、可縮型U型鋼和泡沫混凝土緩沖層為吸能單元的地下工程大變形控制方法。研制輕質、低彈、高延性的泡沫混凝土緩沖材料，建立U型鋼卡纜力學模型。揭示了卡纜預緊力、摩擦系數對U型鋼可壓縮支架支護特性的影響規律，提出了高壓縮墊塊、可縮型U型鋼和緩沖層的協調變形機理與組合支護控制技術。

　　（3）形成了擠壓大變形TBM隧道卡機預測與脫困技術。揭示了TBM掘進和停機檢修全過程圍巖松弛效應導致的時效變形規律，提出了TBM卡機預測模型、擴挖量與停機時間的動態調整方法，建立了TBM卡機分級系統，提出了以超前預加固、化學灌漿、TBM擴挖等為手段的成套脫困技術，在國內外首次設計并成功實施了輕、重管片組合支護技術。

　　項目研究成果在滬昆高新疆恰甫其海綜合水利樞紐達坂TBM隧洞、青海引大濟湟調水總干渠TBM隧道、兗州煤業股份有限公司東灘煤礦軟巖巷道、鐵崗烏隧道、蘭新鐵路第二雙線甘青段大梁隧道、宜巴高速峽口隧道等工程中得到了應用，產生了顯著的經濟效益和社會效益。目前正在陜西引紅濟石調水工程引水隧洞、巴基斯坦N-J水電站等高地應力軟巖地下工程中推廣應用。

　　研究成果已在該領域期刊發表SCI論文64篇，EI收錄論文242篇，獲2016年湖北省科技進步一等獎。