基于Ｈｏｅｋ-Ｂｒｏｗｎ準(zhǔn)則的巖體高溫－荷載耦合損傷模型及其驗(yàn)證

摘 要：針對隧道巖體在高溫和荷載共同作用下產(chǎn)生的耦合損傷問題，基于連續(xù)損傷力學(xué)理論，引入高溫－荷載耦合損傷因子，建立了考慮高溫作用的廣義Ｈｏｅｋ-Ｂｒｏｗｎ（Ｈ-Ｂ）準(zhǔn)則的彈塑性損傷本構(gòu)模型，解決了模型在數(shù)值積分過程中的奇異點(diǎn)問題，并利用Ｆｏｒｔｒａｎ語言編寫了模型的有限元程序。結(jié)果表明：模型計算的應(yīng)力－應(yīng)變曲線與試驗(yàn)所得到的曲線趨勢一致且計算結(jié)果誤差在５％以內(nèi)，溫度作用下隧洞圍巖損傷逐漸加劇，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和程序的穩(wěn)健性，可為火災(zāi)作用下隧道圍巖安全穩(wěn)定性評價提供一種有效計算方法。

關(guān) 鍵 詞：廣義ＨｏｅｋＢｒｏｗｎ準(zhǔn)則；耦合損傷模型；完全隱式應(yīng)力返回映射算法；彈塑性模型；高溫－荷載耦合；單軸壓縮試驗(yàn)；應(yīng)力－應(yīng)變曲線；隧洞

中圖分類號：ＴＵ４４３ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 文章編號：１０００－１６４６（２０２４）０４－０４４２－０７

火災(zāi)影響下的隧道巖體會遭受高溫和荷載的耦合效應(yīng)。持續(xù)高溫作用會使巖石內(nèi)部蘊(yùn)含的微裂隙擴(kuò)張，原生缺陷擴(kuò)展貫通并產(chǎn)生宏觀裂紋，導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性降低［１－３］，同時巖體在荷載作用下也會產(chǎn)生形變位移繼而發(fā)生破壞［４－６］。因此，研究高溫與荷載耦合作用下巖體損傷模型及其計算方法，對保證火災(zāi)條件下巖體工程的穩(wěn)定與安全具有重要意義。