隨著地下工程向深部、大規(guī)模、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，地下洞室群的整體穩(wěn)定性評估成為巖土工程與地質(zhì)工程領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)。我國科研團(tuán)隊(duì)在地下洞室群物理模擬實(shí)驗(yàn)方法與整體穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算理論方面取得重要研究進(jìn)展，為相關(guān)工程的安全設(shè)計(jì)與風(fēng)險防控提供了新的科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支撐。

在物理模擬實(shí)驗(yàn)方面，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建了能夠精確模擬高地應(yīng)力、復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)與施工時序的大型地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用新型相似材料，實(shí)現(xiàn)了對巖體節(jié)理、斷層等軟弱結(jié)構(gòu)面的高保真度模擬，并引入了先進(jìn)的光纖傳感、數(shù)字圖像相關(guān)（DIC）與聲發(fā)射（AE）實(shí)時監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了洞室群開挖全過程中應(yīng)力場、位移場與微破裂演化規(guī)律的三維、非接觸、連續(xù)動態(tài)捕捉。實(shí)驗(yàn)成功再現(xiàn)了洞室群連鎖失穩(wěn)的漸進(jìn)破壞過程，揭示了主洞室與交叉洞室、相鄰洞室之間的時空擾動效應(yīng)與協(xié)同變形機(jī)制，為理解洞室群系統(tǒng)的復(fù)雜力學(xué)行為提供了直觀的物理圖景。

在理論計(jì)算方法上，針對傳統(tǒng)穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算多針對單個洞室或剖面、難以全面反映洞室群系統(tǒng)整體穩(wěn)定狀態(tài)的局限，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于系統(tǒng)可靠度理論與能量原理的“地下洞室群整體穩(wěn)定性系數(shù)”新概念及計(jì)算方法。該方法將整個洞室群系統(tǒng)視為一個相互作用的整體，綜合考慮了各個洞室自身的穩(wěn)定性、洞室之間的相互影響（空間效應(yīng)）、不同施工步序的時序效應(yīng)以及地質(zhì)不確定性。通過耦合物理模擬實(shí)驗(yàn)獲取的破壞模式與演化數(shù)據(jù)，構(gòu)建了能夠反映系統(tǒng)整體失效路徑的概率分析模型，最終量化給出一個表征整個洞室群系統(tǒng)安全儲備的綜合系數(shù)。該系數(shù)比傳統(tǒng)的局部安全系數(shù)更具工程指導(dǎo)意義，尤其適用于評估大型地下洞室群在運(yùn)營期的長期安全性及抗災(zāi)能力。

本項(xiàng)研究屬于“自然科學(xué)研究和試驗(yàn)發(fā)展”活動范疇，其進(jìn)展顯著提升了我們對大型地下工程集群穩(wěn)定性問題的認(rèn)識深度與預(yù)測能力。所發(fā)展的“物理模擬-監(jiān)測反演-理論建模”一體化研究方法，不僅為后續(xù)相關(guān)研究提供了范式，其成果也可直接應(yīng)用于水電、交通、礦產(chǎn)及國防等領(lǐng)域重大地下工程的安全性評估與優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有重要的理論價值與廣闊的工程應(yīng)用前景。研究團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步探索人工智能技術(shù)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)挖掘與穩(wěn)定性智能預(yù)警中的應(yīng)用，推動該領(lǐng)域向更精準(zhǔn)、更智能的方向發(fā)展。