深埋硬岩隧洞動態設計方法（簡體書）

介紹了作者在深埋硬岩隧洞圍岩穩定性分析與動態設計方法、以及岩爆孕育機制與動態調控方面所取得的最新研究成果。主要內容包括深埋硬岩隧洞安全性分析與動態設計方法，強烈構造活動區深埋長隧洞沿線地應力場分佈規律識別方法，高應力強卸荷下大理岩的變形破壞機制和模型，深埋隧洞圍岩破壞過程的現場綜合觀測方法，深埋隧洞穩定性分析與支護設計方法，深埋硬岩隧洞圍岩穩定性的動態反饋分析、預測與調控方法，深埋隧洞微震實時監測與分析方法，岩爆特徵、孕育規律與機制，岩爆風險估計與預測預警方法，岩爆調控方法，錦屏二級水電站深埋引水隧洞和排水洞岩爆預測預警與控制實踐等內容。

《深埋硬巖隧洞動態設計方法》是在系統總結近年來在深埋隧洞（道）圍巖變形破壞機制、模型與設計方法等的研究成果的基礎上寫出的。《深埋硬巖隧洞動態設計方法》之所以以“深埋硬巖隧洞動態設計方法”為題，是考慮了深埋隧洞與深埋隧道的區別，前者是針對水工的，要在深埋隧洞（道）的基礎上進一步考慮引水隧洞的內外水壓的影響。

序
前言
1緒論
1．1研究意義
1．2錦屏二級水電站深埋引水隧洞和排水洞
1．2．1工程總體佈置
1．2．2地質條件
1．2．3施工情況
1．2．4主要工程問題
1．2．5需要研究解決的問題
1．3研究現狀
1．3．1地應力場的識別
1．3．2硬岩變形破壞機理試驗研究
1．3．3硬岩力學模型研究進展
1．3．4硬岩強度準則研究進展
1．3．5深埋隧洞（道）穩定性分析與設計方法
1．4主要研究思路和內容

2深埋硬岩隧洞動態設計方法
2．1引言
2．2岩石力學分析方法與岩石工程設計流程
2．2．1岩石力學分析方法
2．2．2岩石工程設計流程圖
2．3深埋硬岩隧洞的動態設計方法
2．3．1深埋硬岩隧洞設計目標
2．3．2場地、岩體和工程特徵與約束條件識別
2．3．3深埋硬岩隧洞全域設計方法策略建立
2．3．4深埋硬岩隧洞分析設計方法和軟件確定
2．3．5深埋硬岩隧洞初步設計建立
2．3．6深埋硬岩隧洞集成模型與反饋分析
2．3．7深埋硬岩隧洞最終設計與驗證
2．4深埋硬岩隧洞設計技術審查方法
2．4．1地應力場分析技術審查方法
2．4．2岩石力學試驗技術審查方法
2．4．3深埋工程開挖過程現場原位綜合觀測試驗技術審查方法
2．4．4深埋硬岩隧洞數值分析技術審查方法

3強烈構造背景區深埋長隧洞沿線地應力場分佈規律識別方法
3．1引言
3．2具有強烈構造背景的深埋穿山隧洞沿線地應力場分析方法
3．2．1基於構造地質、地形地貌分析的宏觀地應力分析方法
3，2．2基於多技術手段多源信息的局部地應力集成分析方法
3．3錦屏二級水電站引水隧洞工程區地應力場宏觀分佈規律分析
3．3．1工程區地質構造特徵
3．3．2工程區構造運動特徵
3．3．3工程區構造應力場的方向
3．3．4地形對錦屏二級水電站引水隧洞沿線地應力場分佈的影響
3．3．5引水隧洞沿線地應力場的類型，
3．4錦屏二級水電站引水隧洞沿線局部洞段的地應力分析
3．4．1錦屏二級水電站地質探洞和輔助洞的地應力測試成果分析
3．4．2基於地應力測試成果的三維回歸分析
3．4．3基於現場圍岩破壞和測試數據的地應力大小和方向分析
3．5錦屏二級水電站隧洞沿線典型洞段地應力的驗證
3．5．1引水隧洞、輔助洞和施工排水洞橫剖面
3．5．2連接支洞和施工支洞橫剖面
3．5．3驗證結果
3．6地應力場分析技術審查
3．7小結

4高應力強卸荷下硬岩變形破壞機制及其力學模型
4．1引言
4．2高應力下硬岩加卸荷試驗研究方法
4．2．1硬岩{軸循環加卸軸壓試驗方法
4．2．2硬岩三軸圍壓卸荷試驗方法
4．2．3硬岩真三軸加卸荷試驗方法
4．2．4硬岩加卸荷試驗與力學模型研究思路
4．3深埋大理岩加、卸荷變形和破壞規律
4．3．1深埋大理岩典型變形破壞特徵
……

5深部圍岩裂化過程的原位綜合觀測試驗
6深埋硬岩隧洞（道）穩定性分析與支護設計方法
7深埋硬岩隧洞圍岩穩定性動態反饋分析、預測與調控方法

（1）單軸壓縮應力應變全過程加、卸載試驗，揭示軸壓加、卸載條件下巖石的變形破壞特征和機制。
（2）三軸壓縮應力應變全過程加、卸載試驗，揭示三軸壓縮、軸壓加、卸荷或圍壓加、卸載條件下巖石的變形破壞特征和機制，比較完整巖石、平行、垂直或傾斜層理的效應差異性。
（3）真三軸壓縮應力應變全過程加、卸載試驗，揭示不同方向加、卸載條件下巖石的變形破壞特征和機制，反映現場開挖過程中巖體應力狀態和路徑改變的影響規律，比較完整巖石、平行、垂直或傾斜層理的效應差異性。
（4）上述試驗過程中利用CT、核磁共振和超聲波實時掃描，實時掃描巖石變形破壞過程中巖石內部裂紋萌生一擴展一張開／閉合一貫通的全過程。
（5）節理剪切試驗，揭示剪切過程中巖石的力學行為。
（6）上述試驗過程中聲發射實時監測，揭示加、卸荷過程中巖石內部不同時間微破裂萌生情況。
（7）上述試驗破壞后SEM掃描，揭示被掃描出微觀結構與破裂機制。
根據上述試驗所揭示的巖石變形破壞機理、特征和規律，選擇或針對性地開發新的力學模型和強度準則。利用該模型和準則對試驗結果進行分析和驗證，以滿足設計分析要求。
巖體具有明顯的尺寸效應。對于大型工程，如存在探洞、試驗洞等，則需要將這些模型和準則對探洞、試驗洞所觀察或測試結果進行分析，以驗證所確定力學模型和強度準則的適宜性。例如，需要進一步通過下列試驗，如不同開挖方法（TBM、鉆爆法）、不同斷面尺寸深部巖體開挖過程綜合觀測試驗，揭示深埋工程硬巖開挖卸荷下裂化過程和災害孕育的機理、特征和規律。
（1）數字鉆孔攝像：現場原位觀測巖體裂紋萌生、張開／閉合、擴展、貫通的全過程和已有裂隙的張開／閉合、擴展和貫通的全過程。
（2）微震／聲發射實時監測：實時監測不同時間上隧洞（道）圍巖微破裂萌生情況，獲得聲發射／微震事件數、能量等時空演化關系，確定不同時間上新生微破裂的空間定位。
（3）聲波（單孔、跨孔）：觀測鉆孔壁面巖體或兩鉆孔之間巖體波速的變化，反映巖體結構的變化。
（4）變形／應力：觀測觀測孔或點圍巖變形和應力的演化、支護系統的受力變化。