Page 16 - 岩石力学与岩石工程学科发展研究报告

泛用于对重要问题或重大工程的设计。除此之外，针对高边坡、大跨度以及岩石流变等特殊问题，

也常常采用原型试验。
以往现场岩体三轴试验由于设备、条件限制，应力水平普遍不高，难以满足目前深部高应力岩
体工程研究的需要，且非不等围压真三轴试验。为此，长江科学院研制了能实现高压加载、复杂应

力路径伺服控制的 YXSW–12 现场岩体真三轴试验系统，并在白鹤滩水电站坝址区柱状节理玄武岩
力学特性试验中得到了成功的应用。该试验系统具有如下功能：（1）能够开展现场岩体真三轴试验
（σ2≠σ3）；（2）可以提供 15 MPa 稳定围压，最大轴压达 80 MPa；（3）试样尺寸为 50 cm×50 cm×100
cm，能表征现场大尺度岩体力学特征；（4）能实现复杂应力路径伺服控制，能获取试样变形、破坏

全过程曲线。该试验系统的成功研制，为深入研究工程岩体在高应力、复杂应力路径条件下的变形、
强度及破坏特征提供新的手段。在现场岩体流变试验方面，针对目前现场蠕变试验设备载荷水平低、
压力波动大、测试精度低、应力路径单一、自动化程度低等缺陷，研制了 RXZJ-20000 型微机伺服

控制岩体真三轴流变试验系统。该系统具有高应力、大尺寸、全过程、高精度、高效率、多功能及
拆卸安装方便等特点，适用于不同坚硬程度岩体单向、双向和三向加、卸载现场蠕变试验。该设备
的研制成功大大提高了现场岩体蠕变试验精度和可靠性，为研究深部岩体在多向应力条件下的时效

性提供新的手段，是目前国内外最先进的大型现场伺服试验仪器。
尹建民等针对高山峡谷地形地质条件水电工程地下洞室与高压隧洞设计中亟待解决的数百米级
深孔三维应力精细测量难题，研发了新型空心包体应变计、水下粘结剂、深孔安装与数据采集系统，
形成了深孔水下空心包体三维解除法地应力测试方法与成套技术，并实创 365m 深测纪录；研发了

绳索取芯钻杆内置双回路水压致裂法测试系统，已在千米级深孔进行测量验证，解决了跨流域调水
线路工程中复杂岩层欠稳定钻孔的地应力测试难题；提出基于原生裂隙重张试验与完整岩体常规水
压致裂法耦合测量的单钻孔三维水压致裂测量方法；首次开发了百 MPa 级水压致裂法地应力测试系
统，在锦屏二级交通辅助洞最大埋深处实测最大主应力达 75~113MPa，解决了超百 MPa 地应力测试

难题；提出了基于部分应力恢复法的高应力围岩表面切缝解除法，在锦屏二级辅助洞最大埋深处隔
震爆破开挖的 2#试验支洞测得表面应力高达 99.6MPa；提出了基于地质构造与地应力实测数据等信

息融合、应力场数值模拟、非线性全域求解的地应力场多源信息集成反演分析方法。

2.3.4 动态设计与反馈分析

在岩石工程勘测与设计中，为了尽可能准确、真实地模拟和分析结构及基础岩体的应力、变形
及稳定性，必须要得到真实的岩体力学参数。动态设计与反馈分析是根据工程实施过程中现场监测
的实际数据，对设计阶段采用的参数进行实时调整，并对工程结构的变形及稳定性重新评价，甚至

调整、修改设计方案。
针对水利水电工程开挖过程中地质条件变化大、施工开挖和支护方案变化频繁，施工过程中围
岩力学响应特征也随之变化，因此，需考虑不同岩层、不同地应力水平、不同围岩类别、不同施工
方法等的差别进行动态分析。借鉴信息化施工的思想，融合岩石力学基础理论、监测测试技术、数

值模拟方法、信息化技术等多学科领域的最新进展，通过近些年工程实践的摸索和反复验证，形成
了水工岩体开挖与支护动态反馈分析方法。依据工程建设进程，该方法总体上包括可研阶段预测分
析、技施阶段动态反馈分析和运行期动态反馈分析三个承上启下相互关联的阶段性内容。狭义的动

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