清华大学学报(自然科学版)

作者：庞智勇, 黄跃群, 谢穆武, 周文杰, 刘耀儒

单位：1. 清华大学 水圈科学与水利工程全国重点实验室, 北京 100084,2. 湖南省水利发展投资有限公司, 长沙 410000,3. 湖南省水利水电勘测设计规划研究总院有限公司, 长沙 410007

关键词：隧洞,材料劣化,安全评价,变形演化,力学参数反演

基金：国家自然科学基金资助项目(52179105),犬木塘水库工程科技创新资助项目(20222001412)

引水隧洞在长期服役过程中受物理化学耦合作用导致结构性能劣化。针对现有安全评价方法多依赖定性指标和经验判据, 难以实现结构安全状态量化评估的问题, 提出了一种基于实时反演和变形演化的隧洞结构安全评价方法。该方法首先对隧洞原始变形监测序列进行数据预处理, 获取高质量的时效变形数据; 然后采用基于深度学习和Bayes优化的物理信息引导的反演方法获取当前隧洞力学参数。在此基础上, 基于内变量热力学理论下的弹-黏塑性-损伤蠕变本构模型和对材料的蠕变行为特征分析, 构建了包含长期变形加速结构安全系数S1、变形非线性起始结构安全系数S2和短期变形加速结构安全系数S3的隧洞3S结构安全评价指标体系, 并阐释了各指标的物理意义。为模拟材料劣化效应, 通过设定不同降强系数表征材料性能的渐进衰减, 开展多工况数值模拟, 揭示了隧洞结构随劣化程度加剧的变形演化规律。将该分析评价框架应用于JLL隧洞工程, 结果表明, S1为2.4~3.0, S2为3.7~4.6, S3为5.7~7.3, 量化了不同劣化程度对应的结构安全临界状态, 验证了该方法的可行性。

来源：2026年第4期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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