新聞科研進(jìn)展
根據(jù)國(guó)家自然科學(xué)基金委“十三五”發(fā)展規(guī)劃，土木工程結(jié)構(gòu)全壽命整體可靠性設(shè)計(jì)理論是工程科學(xué)部的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域之一。在大型巖體地下洞室工程中，合理評(píng)估巖體力學(xué)參數(shù)分布是進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，不合理的力學(xué)參數(shù)取值將會(huì)給項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。此外，在施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)是控制工程進(jìn)度、保障人員財(cái)產(chǎn)安全的重要依據(jù)，現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定的監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)較為單一，難以針對(duì)不同工程規(guī)模和不同施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)調(diào)整，對(duì)工程安全決策造成困擾。
針對(duì)這些問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所智能巖石力學(xué)組研究人員開(kāi)展了3個(gè)方面的研究工作：（1）提出了基于貝葉斯理論的巖體力學(xué)參數(shù)評(píng)估方法，借助巖體的超聲波速數(shù)據(jù)，將工程經(jīng)驗(yàn)作為先驗(yàn)知識(shí)融入推斷模型，同時(shí)考慮模型不確定性、測(cè)量誤差等因素的影響，利用馬爾可夫鏈蒙特卡洛算法抽取貝葉斯后驗(yàn)分布樣本，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖體力學(xué)參數(shù)的概率表征，該方法獲得的巖體力學(xué)參數(shù)更接近實(shí)測(cè)值，尤其在小樣本條件下更具優(yōu)勢(shì)（圖1）；（2）基于獲得的巖體力學(xué)參數(shù)概率分布，結(jié)合蒙特卡洛算法和數(shù)值模擬獲得洞室開(kāi)挖變形的概率分布，依據(jù)變形值發(fā)生概率將預(yù)警指標(biāo)分為安全等級(jí)、預(yù)警等級(jí)和危險(xiǎn)等級(jí)三個(gè)區(qū)間（圖2），創(chuàng)新了基于概率閾值劃分大型地下洞室?guī)r體工程施工監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)方法，通過(guò)對(duì)瀘定硬梁包水電站主廠房監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，證明該方法完全適用于現(xiàn)場(chǎng)圍巖穩(wěn)定性評(píng)估和支護(hù)決策；（3）基于隨機(jī)場(chǎng)理論構(gòu)，創(chuàng)新了建地下洞室開(kāi)挖圍巖失效范圍概率計(jì)算方法（圖3），實(shí)現(xiàn)了地下洞室開(kāi)挖高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的識(shí)別。
研究成果已經(jīng)在國(guó)內(nèi)最大長(zhǎng)廊式調(diào)壓室的大渡河硬梁包水電站等工程成功實(shí)踐，為項(xiàng)地下洞室群的安全、經(jīng)濟(jì)、高效建設(shè)提供了重要支撐。相關(guān)成果分別發(fā)表在Rock Mechanics and Rock Engineering、International Journal of Geomechanics、Georisk: Assessment and Management of Risk for Engineered Systems and Geohazards等期刊上。
論文鏈接：
https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29GM.1943-5622.0002452
https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-022-02801-2
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17499518.2022.2119580
圖1 不同樣本數(shù)量對(duì)圍巖力學(xué)參數(shù)評(píng)估結(jié)果的影響 
圖2 基于概率閾值的大型地下洞室開(kāi)挖監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)確定 
圖3 大型地下洞室開(kāi)挖圍巖失效概率云圖