根據國家自然科學基金委“十三五”發展規劃，土木工程結構全壽命整體可靠性設計理論是工程科學部的優先發展領域之一。在大型巖體地下洞室工程中，合理評估巖體力學參數分布是進行可靠性設計的重要基礎，不合理的力學參數取值將會給項目設計和施工帶來潛在風險。此外，在施工過程中，監測預警指標是控制工程進度、保障人員財產安全的重要依據，現行規范中規定的監測預警指標較為單一，難以針對不同工程規模和不同施工進度動態調整，對工程安全決策造成困擾。

　　針對這些問題，中國科學院武漢巖土力學研究所智能巖石力學組研究人員開展了3個方面的研究工作：（1）提出了基于貝葉斯理論的巖體力學參數評估方法，借助巖體的超聲波速數據，將工程經驗作為先驗知識融入推斷模型，同時考慮模型不確定性、測量誤差等因素的影響，利用馬爾可夫鏈蒙特卡洛算法抽取貝葉斯后驗分布樣本，實現對巖體力學參數的概率表征，該方法獲得的巖體力學參數更接近實測值，尤其在小樣本條件下更具優勢（圖1）；（2）基于獲得的巖體力學參數概率分布，結合蒙特卡洛算法和數值模擬獲得洞室開挖變形的概率分布，依據變形值發生概率將預警指標分為安全等級、預警等級和危險等級三個區間（圖2），創新了基于概率閾值劃分大型地下洞室巖體工程施工監測預警指標方法，通過對瀘定硬梁包水電站主廠房監測變形數據進行分析，證明該方法完全適用于現場圍巖穩定性評估和支護決策；（3）基于隨機場理論構，創新了建地下洞室開挖圍巖失效范圍概率計算方法（圖3），實現了地下洞室開挖高風險區的識別。

　　研究成果已經在國內最大長廊式調壓室的大渡河硬梁包水電站等工程成功實踐，為項地下洞室群的安全、經濟、高效建設提供了重要支撐。相關成果分別發表在Rock Mechanics and Rock Engineering、International Journal of Geomechanics、Georisk: Assessment and Management of Risk for Engineered Systems and Geohazards等期刊上。

　　論文鏈接：

　　https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29GM.1943-5622.0002452

　　https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-022-02801-2

　　https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/17499518.2022.2119580

圖1 不同樣本數量對圍巖力學參數評估結果的影響　　　　

圖2 基于概率閾值的大型地下洞室開挖監測預警指標確定　　　　

圖3 大型地下洞室開挖圍巖失效概率云圖