基于小應變土體硬化模型的水工隧洞圍巖穩定性研究

賈晶璽， 于 奎， 黃 勇， 盛健挺， 梁江晟， 孟凡香

（1.黑龍江大學水利電力學院，哈爾濱 150080； 2.黑龍江省水利水電勘察設計研究院，哈爾濱 150080）

有限元數值分析是解決實際復雜巖土工程的重要手段，而影響數值計算結果可靠度的重要因素便是土體本構關系的選擇和材料參數的確定. 對于軟土較多的基坑工程來說，選用已經發展成熟和應用廣泛的小應變土體硬化模型（簡稱HSS模型）能夠解決土體在小應變階段的一系列變形問題. 小應變土體硬化模型已經經過大量實際基坑工程驗證，被基坑工程技術標準推薦使用［1］. 但是目前大量的軟弱土體地質條件下的水工隧洞工程中仍常采用摩爾庫倫彈塑性模型，對小應變土體硬化模型應用較少.

國內外大量研究和工程實例表明，在地下結構開挖過程中，除少數區域發生塑性變形或破壞以外，大部分區域為小應變狀態［2-4］. 小應變是指應變值較小，范圍為10-5～10-2. Jardin等［5］通過對大量土體變形試驗研究確定土體小應變具有高剛度、非線性等特點. 采用常規線彈性或摩爾庫倫模型很難準確預測小變形情況下的非線性特征以及土和結構相互作用的變形情況. 小應變土體硬化模型不僅能反映小變形土體開挖問題中的卸載應力路徑問題，而且可以反映軟土的剪脹性與壓縮硬化，因而更適用于模擬軟土類復雜地質的開挖問題.

張晉勛等［6］對理想盾構隧道工程模型，利用正交試驗進行了小應變土體硬化模型的多參數全范圍水平取值的敏感性研究；……