深部岩石工程力学特性及地应力测试研究综述邬爱清，朱杰兵(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉430010)摘要:伴随中西部高山峡谷区水电及交通等工程的建设，与之相关的地下工程多呈现出超长、大埋深、高地应力、高外水压等特点，由此引发对深部岩石工程的岩石力学特性及地应力测试等科学问题的重视。简要综述了深部岩石试验技术、高应力复杂应力路径下的岩石力学特性、深部岩石的流变特征、深部围岩的质量分级与评价、地应力测试与分析等方面在过去10余年的进展，并对上述科学问题及后续研究重点进行了展望。关键词:深部岩石工程;高地应力;地应力测试;岩石力学特性中图分类号:TV233．1;TD313文献标志码:A文章编号:1001－5485(2014)10－0043－08岩石，在高围岩下存在着明显的非线性特征;③脆性－延性转化，在较低围压下强度峰值后表现为脆性的岩石，在高围压下转化为延性;另外，深部岩石工程近场围岩在开挖卸荷后还会产生明显的瞬时变形及时效变形，难以采用传统的岩石力学理论解释。针对深部地下工程的开发现状及发展前景，国家自然科学基金委员会于2003年启动了《深部岩体力学基础研究与应用》和《持续高应力作用下深埋长隧洞软弱围岩长期变形研究》重点科研项目;2007年度启动了雅砻江联合基金重点项目《深部岩体工程特性的理论与实验研究》;2010年度科技部启动了973项目《深部重大工程灾害的孕育演化机制与动态调控理论》。依托不同的工程背景，均对深部岩石工程的力学特性开展了系统研究，这些研究均促进了深部岩石力学特性研究及地应力测试方研究背景随着我国社会经济的高速发展，水利资源显现大规模开发趋势，与之相关的地下工程呈现出大规模大埋深的特点。以雅砻江锦屏一级、二级及南水北调西线为代表的西部水利水电工程在高山峡谷和深部岩体中修建，具有超长、大埋深、超高地应力超高外水压等特点，如锦屏二级引水隧洞单洞长116．6km，一般埋深1m，最大埋深500～20002525m，最大埋深处地应力达70MPa，最大外水压力10．2MPa，施工中的岩爆、突水事件频现。大渡河丹巴电站引水线路围岩垂直埋深一般为500～800m，最大埋深1220m，最大地应力超过30MPa，基本上与工程围岩的强度接近，软岩大变形问题突出。这些深部岩石工程中面临的高地应力、高外水压力引起的结构安全、岩爆、大变形等问题是近10余年来岩石力学研究的难点与热点［1－2］。由于赋存环境不同，与浅埋隧洞相比，深部工程岩体具有独特的“三高与时间效应”，即高地应力、高地温、高渗透压力和高应力流变等特点。开挖后岩体的力学响应将会表现出与浅部岩体根本的差2深部岩石试验技术我国的水利水电工程岩石力学试验技术主要起源于20世纪50年代后期启动的三峡工程岩基研究，在自主创新、引进消化相结合的基础上，提出和收稿日期:2014－08－22基金项目:国家自然科学基金项目(51179014，51379022);国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB710603)作者简介:邬爱清(1963－)，男，湖北安陆人，教授级高级工程师，博士，主要从事水利水电工程岩石力学方面的研究工作，(电话)027－82820332(电子信箱)wuaiqing@vip．sina．com。长江科学院院报2014年44发展了系列室内与现场岩石力学试验方法，包括岩石室内物理与力学试验、岩体与结构面现场强度试验、岩体变形特性现场试验、现场大尺度三轴试验、隧洞弹性抗力试验等内容，并编制了岩石力学试验规程［3］。20世纪90年代以来，针对复杂条件岩石力学试验问题，1990年许东俊等［4］研制出岩石高压真三轴室内试验设备，1994年葛修润等［5］研制出伺服性三轴与剪切试验系统等设备，推动了复杂应力条件岩石室内试验技术的进步。随着科技进步，岩石试验设备的稳压系统采用伺服闭环控制、滚珠丝杠和液压相结合开始成为主流。在岩石力学室内试验技术发展上，为了研究高应力并增强成果代表性，试验设备向大尺寸、高吨位方向拓展。例如，同济大学2002年研制出岩石双轴流变试验机，垂直轴方向的最大加载压缩力为500kN，最大加载拉伸力为250kN，水平轴方向的最大加载压缩力为300kN，立方体试样尺寸可达30cm［6］;长江科学院2004年与厂家联合研制出TLW－2000型岩石三轴蠕变试验仪...