一、项目名称

岩体工程安全智能反馈和预警系统理论与技术

二、项目简介

该项目针对矿山和水利水电工程中高边坡、深井和深埋隧洞、地下厂房等复杂岩体工程安全的关键科技问题，在国家973计划、十二五科技支撑计划、教育部、安徽省等支持下，以马钢、铜化集团等大型工程为依托,通过系统研究，构建了集安全分析、预测、评估、预警、控制为一体的安全智能反馈与预警系统，实现了岩体工程安全性快速预测、评估和有效控制。

三、主要创新

(1)创建了不同荷载条件下圆形隧洞应力的弹塑性理论解，修正了Fenner公式；导出围岩水力劈裂破坏的临界水压表达式，揭示了渗流对洞室安全的影响；提出层状岩体及结构面的新型本构模型，弥补了传统结构面弹塑性模型多假定峰值点前为线弹性的不足；建立了岩体工程系统失稳的熵突变准则，弥补了以往判据的不足；提出高效和高精度的岩体力学参数反馈分析方法，为基于监测资料的岩体工程安全性分析提供有效的工具。

(2)构建了具有互证与互补特点的工程岩体变形的联合预测评估模型，实现了岩体变形的评价-预测-验证的闭环控制；基于块体理论研发了融合支护方案、地质结构、力学参数等多源信息的岩块坍塌预测和加固技术，实现了含多组结构面岩块坍塌的快速、准确预测；建立了支护锚杆的应力理论解和锚杆腐蚀的时空双尺度损伤模型，研发了分层多次高压注浆预应力锚固工艺参数优化技术，构建了岩体工程施工期最佳支护时机的优化数学模型，实现岩体变形和坍塌的有效控制。

(3)构建了由变形量、变形速率、变形加速度三类预警指标和三级预警值组成的综合预警指标体系，实现了对岩体变形演化过程的多维度表征；研发了 “边坡灾害监测预警和应急救援”和“地下工程安全性智能反馈与预警”系统，为岩体工程灾害预警及开展应急救援工作提供科学指导。

本成果获发明专利7项，软件著作权3项；发表论文52篇（其中SCI、EI收录28篇）

四、推广应用情况

本项目的研究是密切结合矿山和水电站的实际工程进行的，已应用于我国多个矿山和水利水电工程的建设，仅矿山工程近三年新增利润45879.28万元；在示范企业—马钢南山矿凹山采场、铜化集团新桥矿业、盘龙抽水蓄能电站等实施，建立了2个示范工程；编制了2项国家标准；转让技术成果7项。为矿山边坡和水工洞室的安全分析、评估 、预警、灾害控制和生产保障提供了重要的科学指导和技术支撑，实现了采矿生产的安全高效，节约了工程投资，加快了施工进度，创造了巨大的社会效益和经济效益。