地下工程中的圍巖開(kāi)挖損傷區(qū)(EDZ)是指開(kāi)挖后巖體力學(xué)和水力性質(zhì)發(fā)生可測(cè)量和不可逆轉(zhuǎn)變化的區(qū)域。EDZ范圍是優(yōu)化深部地下洞室開(kāi)挖支護(hù)方案的重要參數(shù)。與傳統(tǒng)的工程實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)方法相比，基于EDZ范圍的支護(hù)設(shè)計(jì)可大幅降低支護(hù)成本。因此，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)深部地下洞室開(kāi)挖過(guò)程中的全局EDZ范圍對(duì)深部地下巖體工程項(xiàng)目具有重要意義。然而，在復(fù)雜大型深部地下洞室中，原位測(cè)量技術(shù)只能測(cè)量特定線路或有限洞段巖體中的EDZ范圍；基于強(qiáng)度退化指標(biāo)的EDZ范圍數(shù)值預(yù)測(cè)指標(biāo)，又存在對(duì)巖體力學(xué)參數(shù)尤其是初始強(qiáng)度參數(shù)異常敏感的問(wèn)題。

　　為此，在國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金和面上基金支持下，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所智能巖石力學(xué)組科研人員基于錦屏地下實(shí)驗(yàn)室II期工程的聲波測(cè)試和鉆孔攝像原位測(cè)試結(jié)果，提出了一種用于估計(jì)深部洞室脆性巖體開(kāi)挖損傷區(qū)的綜合預(yù)測(cè)方法（圖1）。這一方法是根據(jù)鉆孔尺度（圖2中的第一階段）上的巖體節(jié)理分布和Vp–H曲線來(lái)估計(jì)洞穴/隧道尺度上的（圖2中的第二階段）圍巖劣化模型（RDM）的主要輸入?yún)?shù)，并利用基于RDM模型和彈模劣化指標(biāo)（EDI）的彈塑性數(shù)值模擬，從實(shí)測(cè)的二維EDZ范圍外推出完整的三維EDZ空間分布。

　　基于該開(kāi)挖損傷區(qū)綜合預(yù)測(cè)方法獲取了錦屏II期工程D1地下實(shí)驗(yàn)室的EDZ范圍，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況吻合良好（圖3）。表明這一開(kāi)挖損傷區(qū)綜合預(yù)測(cè)方法可為高應(yīng)力地下洞室的開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化提供依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表于地球科學(xué)top期刊Geoscience frontiers。

圖1 深部洞室脆性巖體開(kāi)挖損傷區(qū)綜合預(yù)測(cè)方法工作流程　　 

圖2 深部洞室脆性巖體開(kāi)挖損傷區(qū)綜合預(yù)測(cè)方法的主要三個(gè)階段　　 

圖3 基于綜合方法預(yù)測(cè)的開(kāi)挖損傷區(qū)和實(shí)際脆性破壞位置對(duì)比