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随着三峡水电站、溪洛渡水电站和锦屏二级水电站等一批重点水电项目的相继投产，我国的水电工程建设进入加速时期。地下厂房洞室群作为重要的水工建筑物，由于其多洞室结构和大尺寸，其建设难度远远超过了一般的地下工程，由于这些大型工程项目的服务年限一般长达几十年甚至上百年，因此在工程建设中不仅要考虑施工期间地下洞室群的安全，还要确保在日后长期使用过程中的稳定，因此大型地下洞室群的长期稳定性分析与控制已经成为亟待解决的研究课题。本文基于硬岩洞室群长期稳定性这一主题，以锦屏二级水电站地下厂房为工程研究背景，在继承锦屏二级水电站地下厂房洞群开挖施工动态反馈分析基础上，从时效特征分析、时效试验研究、流变本构模型建立、流变参数反演和工程行为分析五个方面形成了较为完整的硬岩洞室群长期稳定性评价方法。本研究主要内容包括：
⑴针对现有存在的硬岩时效变形和破坏的实例，系统地总结了硬岩时效变形和破坏特征，从硬岩自身的结构这一内因和应力调整以及围岩周围环境这两个外因两方面分析了硬岩发生时效变形破坏的原因，并结合现场监测的反馈资料，从荷载、变形、声波、钻孔摄像四个方面分析了锦屏二级水电站大理岩的时效变形特征。
⑵考虑到工程围岩开挖后必然存在一定程度的损伤，为了揭示不同损伤程度的大理岩时效变形破坏的差异性，开展了无损大理岩和损伤大理岩的蠕变试验，研究表明:在任一围压下，无损伤大理岩破坏时的峰值强度均大于损伤大理岩的峰值强度，同时损伤大理岩的侧向变形大于无损大理岩的侧向变形;随着围压的增加，损伤大理岩出现稳定蠕变阶段的时间先于无损大理岩。对无损大理岩和损伤大理岩的破坏形态的宏细观分析的结果表明:随着围压的升高，损伤样的变形首先是在试样中部开始累积，并逐渐向试样两端发展，岩样开始从脆性破坏转向延性破坏，而无损大理岩由于试样本身所含微裂纹较少，在达到破坏前，损伤急剧演化，即使在高围压下发生的仍然是剪切型脆性破坏，这对认识开挖完成后的围岩发生蠕变损伤并最终导致破坏具有重要的意义。
⑶针对硬岩蠕变加速阶段难以捕捉的缺陷，结合声发射设备，开展了损伤大理岩的单轴压缩时效破坏试验，从应变来看，当临近破坏保持应力稳定后，损伤大理岩的环向应变的增长幅度远远大于轴向应变;体应变随着时间的推移不断增长，当临近破坏时，体应变值出现明显的拐点。同时相较于单轴压缩破坏岩样表面几条贯通性的裂纹，时效破坏试验岩样裂纹在由于较低的应力状态下有充分的时间发展，表面不仅有大量的竖向裂纹，同时发育有不同尺度的次生裂纹。
⑷针对整数阶元件模型不能完整地描述岩石蠕变的三阶段，将分数微积分理论和经典元件模型理论的方法统一起来，并结合损伤力学理论建立基于分数阶微积分流变损伤本构模型来描述大理岩长期蠕变力学行为，并将该模型嵌入到FLAC3D中进行二次开发，通过蠕变试验曲线验证了该模型及其子程序的正确性。
⑸基于锦屏二级水电站地下厂房2年的现场监测数据，选取5个系统监测断面的8组数据，以位移增量为指标，从参数敏感性分析-流变参数智能反演-反演结果多角度校验的三步集成方法对围岩蠕变参数进行智能反分析。根据灰色关联度和后验差检验方法对2年的监测数据进行对比分析，表明了锦屏二级水电站地下洞室群岩体流变参数的正确性。
⑹将上述研究成果应用于锦屏水电站地下洞室群围岩长期稳定性研究，采用三维的数值计算模型，以2-2监测断面和4-4监测断面为例，系统地分析了地下洞室群开挖完成后2年围岩应力场、位移场的时效演化特征，并预测了开挖完成后2年到50年间现场围岩力学行为的时空演化特征，研究结果可为评价地下洞室群的稳定性提供参考。