复杂水工岩体地应力测试关键技术与实践

  • 获奖名称: 复杂水工岩体地应力测试关键技术与实践
  • 获奖等级: 一等奖
  • 获奖类别: 中国岩石力学与工程学会科学技术进步奖
  • 授奖单位: 中国岩石力学与工程学会
  • 完成单位: 长江水利委员会长江科学院、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、中国科学院武汉岩土力学研究所、长江三峡勘测研究院有限公司（武汉）
  • 获奖年度: 2017
  • 获奖人员: 尹健民、陈文华、罗超文、邬爱清、刘元坤、马鹏、韩晓玉、周春华、艾凯、王家祥、刘允芳、李永松、景锋、汪洋、张新辉
  • 成果简介:项目背景情况 项目“复杂水工岩体地应力测试关键技术与实践”，历时二十余年，在科技部、财政部、国家自然基金重点项目、“十一五”科技支撑项目、973课题、中央级科研院所基本科研专项及三峡工程、阳江抽水蓄能电站、金沙江白鹤滩水电站、锦屏二级水电站等国内重点水利水电工程委托项目等资助下，针对西部高应力、高地震烈度地区水利水电工程特殊地质条件下复杂应力场测量难题，研发了深孔水下空心包体三维解除法地应力测试技术、复杂条件水压致裂法地应力测试技术、100MPa级超高地应力测试方法与技术及复杂应力场反演分析方法，解决了大型水电站工程、跨流域调水工程的深埋地下洞室地应力精细测量与应力场精细反演问题，为工程设计提供了直接技术支撑。 主要技术创新 （1）针对高山峡谷等复杂地形地质条件下兴建大型水利水电工程中，研发了空心包体深孔套芯应力解除法成套技术。 （2）针对软硬相间及断层带等复杂地层、欠稳定钻孔的地应力测试需求，研发了复杂地层深孔水压致裂法地应力测试设备与技术，提出原生裂隙重张试验与完整岩体常规水压致裂法联合测量的单孔三维水压致裂法。 （3）鉴于锦屏二级水电站引水隧洞群的埋深达2400m，超高地应力量值使传统意义上的应力解除法（钻孔岩心严重饼化）与水压致裂法（常规设备系统耐压能力远低于100MPa）无法使用，专门研发了（a）超高压水压致裂法，测得了最高达110MPa的初始应力；（b）基于表面应力解除法与部分应力恢复法的切缝解除法，在隔震爆破开挖的试验洞壁成功测得量值达60～90MPa的表面应力。 （4）基于水压试验与震源机制两种信息联合反演的地应力集成分析法的拓展，从构造应力场区划分析、工程区地形地质条件与岩石力学条件建立应力场数值模型，并实现应力场模型参数的非线性全域求解与优化求解，提出了基于信息融合分析思路与应力场数值模拟的工程区多源信息集成反演方法。 推广应用情况 项目研究中取得国家发明专利3项，实用新型专利10余项，主编行业及国家标准2部，参编国家标准1部，参与撰写水工设计手册第一卷基础理论(第二版)、出版专著5部，发表论文50余篇。本项目成果在三峡工程地下电站、乌东德水电站、白鹤滩水电站、锦屏水电站（一、二级）、引汉济渭、滇中引水、惠州/清远/阳江抽水蓄能电站等多个重点水利水电工程得到成功应用，保障了国家重点工程安全运行和工程效益发挥。本项目成果同时促进了行业科技进步，推动了学科发展，也在交通、矿山、能源等其它行业获得广泛应用。