大型地下工程中廣泛存在著(zhù)多洞室結構，諸如水電廠(chǎng)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，多洞室結構的變形破壞行為較單個(gè)隧洞更為復雜，其整體與局部變形破壞模式多樣，而現有地下洞室（群）安全性分析一直缺乏像邊坡安全性系數一樣的定量評價(jià)方法，嚴重制約了地下洞室群優(yōu)化布置與支護設計。

　　為此，武漢巖土所科研人員針對大型地下工程中廣泛存在的多隧洞結構特點(diǎn)，通過(guò)3D打印技術(shù)制作了2種典型雙洞結構布局的物理模型，并在室內開(kāi)展了針對雙隧洞物理模型的水平雙向側限豎向單向加載的超載試驗。試驗結果完整記錄了雙洞結構在單向超載工況下的變形破壞過(guò)程（圖1），并結合超載試驗過(guò)程加載曲線(xiàn)與雙洞內壁特征點(diǎn)位移曲線(xiàn)的變化關(guān)系揭示了平行雙隧洞結構整體失穩破壞的臨界位置處于平行雙洞中隔墻的塑性壓碎破壞區，非平行雙隧洞結構整體失穩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（圖2）。

　　基于試驗結果，研究人員進(jìn)一步提出雙隧洞結構整體失穩破壞的安全系數定量計算方法，即在雙洞超載試驗結果與數值反分析交叉驗證失穩判據合理性的基礎之上，建立了基于超載原理的地下多洞室結構整體安全度區間[KL, KU]的計算方法（圖3），并應用于中國西部某一水電站地下廠(chǎng)房洞室群的整體穩定性分析，展示了該方法的現實(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定性定量評價(jià)和支護設計優(yōu)化提供科學(xué)依據。

　　本研究相關(guān)多項成果已發(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 雙隧洞超載試驗結果

圖3 洞室群安全度區間計算方法

圖4 地下廠(chǎng)房洞群整體穩定性分析