极目新闻记者 李碗容
摄影记者 刘中灿
通讯员 段金利
实习生 王清杨 徐沁怡 林贝妮
能不能挖，怎么挖，挖哪里？聚焦深部高应力地下洞室稳定性分析与控制，这是刚获评湖北首届“青年科技创新奖” 、中国科学院武汉岩土力学研究所（以下简称“武汉岩土所”）江权研究员20年来最关心的问题。20年来，他先后参与了锦屏二级水电站、白鹤滩水电站等国家重大战略地下工程建设，住工地、下隧洞是家常便饭。目前，他带队建立了高应力地下洞室硬岩裂化分析理论与止裂防控成套技术，成功应用于白鹤滩等20余个国家重大、战略地下工程建设。
在地下建约“20层高的楼房”大小的洞室群
“我们研究地下工程，就是隧道和隧洞等。建造地下洞室，肯定要和各类岩土打交道，摸清它们的‘性格’很重要。”江权介绍。2007年起，江权从武汉岩土所博士毕业，跟随冯夏庭院士开展相关科学研究，便开始摸索岩土的“性格”。
当年，正值锦屏二级水电站建设启动。“这是一项规模宏大的水电地下洞室群工程，其建设不仅提升了我国水电工程的技术水平，也对地区的经济发展产生了深远影响。”江权介绍，他的研究方向便是锦屏二级水电站地下洞室群稳定性动态反馈分析研究。
该工程是当时国内在建规模最大的水工地下洞室群，地下厂房洞室位于雅砻江流域高差近1000m深切河谷的右岸山体内部。“我们需要在山体内部开挖多个大尺寸且相互联通的地下洞室群，其最大尺寸的厂房洞室长约350m、宽28m、高72m，相当于一个20层高的楼房。”江权介绍。对于这样一个地下工程，如何确保工程安全建设、避免发生岩体大变形、塌方等稳定性问题是首要技术挑战。
控制这些问题的关键在于工程的开挖方案优化、支护参数优化。为了克服这些问题，团队将岩石力学的相关分析理论和工程实际施工过程深度结合起来，开展了工程施工全过程的围岩稳定性动态闭环反馈分析。他们长期驻守现场，每天去现场调查洞室围岩工程地质情况、了解现场安全监测数据、实时进行计算反馈分析。“通过不断的测试分析、数值模拟和现场监测，我们逐步优化了开挖方案和支护参数，确保了工程的安全顺利建设。”江权说。
干工程的3年间，江权有一半的时间都在四川凉山州的锦屏二级工地，经常下到500多米的地下开展作业。“那是一段难忘的时光，我科研的第一站，积累了很多实践经验，那会还听会了四川话。”江权回忆。
核心技术服务20余个国家重大地下工程
7月24日，在岩石结构面高压伺服剪切试验系统实验室，江权和学生一起将一块红色岩石搬起来，放置在高压多功能岩石结构面剪切伺服试验系统机器上。这是团队在对该技术进行新的探索。
目前，江权和团队已建立了高应力地下洞室硬岩裂化分析理论与止裂防控成套技术。江权介绍该设备可以开展较大尺寸岩石试样或结构面试样的剪切试验，用来研究深部高应力下岩石剪切力学行为和强度特征。试验过程还辅助有剪切观测视窗和声发射定位监测。“这是模拟试验，主要是对地下工程可能出现的剪切灾变破坏进行物理仿真，进而指导工程优化设计。”江权说。
白鹤滩水电站地下洞室群很好地运用了这一技术。当时这一工程的规模和复杂性在国际上都是空前的，2008年至2018年，江权几乎全部的时间和精力都投入到了这一工程中。在前期的可行性研究阶段，由于水电站位于四川的深山峡谷之中，通往工地的道路是一条仅有两米宽的马道，道路蜿蜒在崇山峻岭之间。面对这样的环境，江权和团队什么也没说，背着设备便去了。车到不了的地方，他们便借来骡子驮着设备，人步行前往。
在工地上，江权带队对白鹤滩水电站地下洞室群的岩土体力学特性进行研究，在这一过程中团队认为贯穿白鹤滩水电站地下洞室群的软弱错动带在工程开挖之后可能出现松弛塌方和剪切变形的情况。他们立即对该不利地质体进行勘测分析，并将样本带回武汉开展相关实验，在实验室系统测试分析获得其卸荷力学参数，进而为白鹤滩水电站的开工建设提供科学指导。2014年，白鹤滩水电站主体工程全面开工建设，2021年6月27日电站首台投产发电。
如今，这一高应力地下洞室硬岩裂化分析理论与止裂防控技术成果在岩土工程领域具有显著代表性和先进性，已获得发明专利20余项，也已成功应用于白鹤滩等20余个国家重大、战略地下工程建设。
少时心愿成毕生事业，未来将探索深地
“我来自湖南浏阳的一个农村家庭，父母也是‘修地球’的，我现在的研究也是地球科学领域。”江权打趣地说。儿时他对于科学研究了解得并不多，但看到90年代国家开展基础建设的相关报道，他便想也许自己可以做些有意义的事情。
1997年，江权前往中国地质大学（武汉）求学，就读于地下工程专业。怀揣着对专业的热爱，他来到了武汉岩土所继续深造学习。在博士阶段，江权聚焦于黄河流域规模最大的拉西瓦水电站地下洞室群的稳定性研究。经过深入探索，他不仅学习了地下洞室群稳定性分析的关键技术和方法，也深入理解了地下洞室群在复杂地质条件下的受力机制和变形规律。“博士的科研经历为我后期科研打下了坚实的基础，也让我在这条科研路上更加坚定地走下去。”江权说。
博士毕业后，江权留在了武汉岩土所，并跟随他的博士生导师冯夏庭院士开展相关科学研究。随着国家战略的深入推进，这些年来，江权一直专注于大型地下洞室群稳定性分析与设计优化的研究，并参与了一系列具有里程碑意义的国家重点工程。
“深地、深空、深海”是地球科学的前沿方向。未来，江权团队还将继续围绕地下洞室安全与灾害防控研究方向，进一步聚焦深部岩体卸荷力学特性与深部洞室安全研究，更好地支撑国家重大工程建设需求、服务社会发展。
他表示，深部地下工程安全理论和技术研究必然直接服务国民经济建设，如修建穿越崇山峻岭的交通隧道可方便大家出行，采出更多地下矿产资源可支撑经济发展等。