本期（Volumn2, Issue 2）编者按重点介绍两篇文章：一篇是由何满潮院士团队撰写的题为“Excavation compensation theory and supplementary technology system for large deformation disasters”的研究论文；另一篇是由比利时鲁汶大学Veerle Vandeginste教授团队与中国矿业大学季雨坤副教授团队合作撰写的题为“Mineralogy, microstructures and geomechanics of rock salt for underground gas storage”的综述论文。
研究论文：Excavation compensation theory and supplementary technology system for large deformation disasters
何满潮院士团队的研究论文全面系统地总结了他们长期关于开挖补偿理论及其配套技术体系的研究成果。通过在多个工程项目中的成功应用，展示了开挖补偿理论在解决地下工程中大变形灾害控制问题的有效性。该理论及其配套技术和设备对岩土和深部地下工程领域具有重要的贡献。
开挖补偿理论基于这样一个概念：“隧（巷）道工程中的破坏都源于工程开挖。”作者系统地概述了该理论的五个组成部分：概念、设备、技术、基于大变形力学的设计方法以及工程应用。根据开挖补偿理论，任何支护系统都可以提供补偿力，使围岩应力状态尽可能恢复到原始状态。通过计算补偿力，作者发现高应力补偿是控制开挖破坏的最有效手段，可以防止深层隧道的损害。他们提出了一种基于大变形力学的大变形灾害控制设计方法和小变形准则，这种设计方法极大地扩展了传统的浅层隧道开挖设计方法，使其适用于深层隧道。
作者还介绍了他们开发的配套装备，例如具有高恒阻、大变形和抗冲击性能的NPR锚杆/锚索。这些超常力学特性可有效地实现高应力补偿。他们开发了一个综合监控、预警和控制岩体大变形灾害的集成系统、一个隧道智能监控预警云平台系统以及一个牛顿力远程监测预警系统。
作者还开发了一系列针对不同地质条件的配套技术。双梯度超前注浆技术可以有效提高破碎带围岩的强度。NPR材料可以为断层破碎带隧道围岩的大变形提供高应力补偿。二维爆破技术能够将爆破技术从破坏性转化为建设性。使用NPR材料可以有效解决传统开采方式中冲击地压造成的巷道大变形控制难题。
作者详细描述了开挖补偿理论及其配套技术体系在实际工程项目中的成功应用案例，包括交通隧道工程中的木寨岭隧道和昌宁隧道、能源工程中的安居煤矿千米深井以及边坡工程中的南芬露天矿滑坡监测预警工程。这些应用证明开挖补偿理论能有效控制大变形灾害，从而产生显著的社会经济效益。
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综述论文：Mineralogy, microstructures and geomechanics of rock salt for underground gas storage
Veerle Vandeginste教授团队（比利时鲁汶大学）与季雨坤副教授团队（中国矿业大学）合作撰写的这篇综述论文全面回顾了地下盐穴大规模储能（如氢能规模化利用）中的多场-多尺度响应。这篇综述论文基于他们在能源地下储存、水-岩相互作用及多场耦合方面的长期研究成果。因此，本文中概述的方法可以为盐岩洞穴形成和运行维护提供深入见解。
文章讨论了盐岩的矿物学、地球化学、微观结构及地质力学性质对于建造储气设施的重要性。地下空间资源是大规模能源储存和氢能利用的关键选项之一，能够克服清洁能源供应的可持续性问题，如风能、太阳能。盐岩具有低渗透性和良好的自愈合特性，因此是一种地下储存气体的理想多孔介质。
文章总结了典型盐岩矿物的鉴定方法和地球化学指标的研究进展。这些方法和指标可用于定量表征盐岩矿物成分并识别成岩卤水的来源（区分海相和非海相）。矿物学和地球化学分析可以确定盐岩中的矿物类型，并揭示沉积环境和成岩演化过程。
文章着重探讨了盐岩变形的微观机制，解释了伴随微裂纹发展和晶粒旋转的碎裂变形、高温高应力环境下溶解-扩散传质诱导的晶界滑动和扩散以及含晶内位错移动的塑性行为。文章强调了微观结构分析可视化方法在探究盐岩宏观力学行为和渗透演化中的应用。
文章进一步回顾了盐岩的地质力学行为及其机理，特别是低围压和高偏应力诱导的盐岩扩容如何影响盐岩密封性和储气库的安全性，以及杂质差异化分布如何引起不同的蠕变行为。研究表明，稳态蠕变率同时受到应力控制的位错蠕变和晶粒尺寸控制的压溶蠕变的影响。盐岩在高温高压下的地质力学行为具有独特性。
文章最后讨论了盐岩造腔和储气过程面临的挑战。作者探讨了流体力学及盐岩矿物差异化溶解动力学作用下水射流对盐腔形态的影响，并讨论了盐岩内夹层渗漏性对储气库气体渗透范围的重要影响。在此基础上，进一步指出气体采注热力循环作用下会诱导围岩产生微裂纹。
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Jianguo Wang, Heping Xie, Chunfai Leung, Xiaozhao Li. A research on excavation compensation theory for large deformation disaster control and a review on the multiphysical–multiscale responses of salt rock for underground gas storage. Deep Underground Science and Engineering. 2023; 2(2): 103- 104. doi:10.1002/dug2.12045
图文编辑 侯庆萍
审核 王继红
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