基于Ｈｏｅｋ-Ｂｒｏｗｎ準則的巖體高溫－荷載耦合損傷模型及其驗證

摘 要：針對隧道巖體在高溫和荷載共同作用下產生的耦合損傷問題，基于連續損傷力學理論，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）準則的彈塑性損傷本構模型，解決了模型在數值積分過程中的奇異點問題，并利用Ｆｏｒｔｒａｎ語言編寫了模型的有限元程序。結果表明：模型計算的應力－應變曲線與試驗所得到的曲線趨勢一致且計算結果誤差在５％以內，溫度作用下隧洞圍巖損傷逐漸加劇，驗證了模型的準確性和程序的穩健性，可為火災作用下隧道圍巖安全穩定性評價提供一種有效計算方法。

關 鍵 詞：廣義ＨｏｅｋＢｒｏｗｎ準則；耦合損傷模型；完全隱式應力返回映射算法；彈塑性模型；高溫－荷載耦合；單軸壓縮試驗；應力－應變曲線；隧洞

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

火災影響下的隧道巖體會遭受高溫和荷載的耦合效應。持續高溫作用會使巖石內部蘊含的微裂隙擴張，原生缺陷擴展貫通并產生宏觀裂紋，導致巖體穩定性降低［１－３］，同時巖體在荷載作用下也會產生形變位移繼而發生破壞［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，對保證火災條件下巖體工程的穩定與安全具有重要意義。