软弱围岩变形特性与TBM卡机相关关系研究

岩石掘进机（TBM）因对不良地质条件适应性差导致卡机而延误工期的多个典型工程实例说明，软弱围岩大变形量和变形速率是关键问题。TBM施工中软弱围岩初始变形量、变形速率及与TBM施工扰动作用关系，是国内外知识和工程界关心的问题，迄今未见有关理论研究结果。近年来软弱岩石广泛分布的我国大规模引进和应用TBM技术设备，从工程地质学角度辨析大而快的变形背后所隐含的高地应力、层间剪切带、膨胀岩等地质信息，可建立典型工程的围岩变形、岩渣和施工参数关系，有利于开展综合地质预报。结合2001年来申请者开展的引黄入晋南干线联接段、施工中的北干线，昆明掌鸠河引水工程上公山隧洞、新疆大坂隧洞等TBM多次卡机事故地质调查分析结果，采用物理模拟、数值模拟和力学实验等技术手段，研究软弱围岩在TBM施工扰动作用下变形时效性机理，量化卡机问题工程地质分析，可望更好地为TBM应用发展提供科学理论支撑。

作为施工地质灾害关键内因的软弱围岩，其变形破坏时效性明显，对开挖扰动和地下水作用敏感。已有岩石掘进机TBM卡机研究多就事论事，尚未就卸荷强度理论和变形体系建立有机联系和理论模型。在服务跟踪多个国家岩石工程过程中，采用现场监测、室内模拟和古代大型地下工程类比等技术手段，形成了不良地质体为重点对象、工程地质多因素关系矩阵法(EGI)为主要方法、施工过程滞后破坏为研究内容、动态调控和生态保护为目标的工程地质“时间差”研究思路，初步构建了施工地质灾害数据库，提出了岩体结构动态控制观（DDC），为有效预防施工地质灾害提供了一定基础。研究结果发表论文17篇，培养博士后2人、博士生6人、硕士生2人。获得学术奖励4项。