10 MPa内压下衬砌岩石洞室静态稳定性研究：多材料本构关系与层间接触特性分析

本文针对压缩空气储能(CAES)中衬砌岩石洞室(LRC)的静态稳定性问题，提出基于多材料本构关系和层间接触特性的分析方法。研究以8-10 MPa典型储气压力为背景，系统分析了围岩质量、埋深和侧压力系数对10 MPa内压LRC结构应力分布、位移场及塑性区演化的影响，揭示了滑移层对钢-混凝土衬砌协调变形的调控作用，并提出混凝土裂缝控制的最小配筋率计算方案，为地下储气库选址优化与结构设计提供理论支撑。

　　

Highlight

衬砌岩石洞室静态稳定性分析模型

图1(a)(b)(c)分别展示了空气压缩储能系统工作原理示意图、压缩空气存储室结构以及复合衬砌结构。其中，衬砌系统通过确保洞室气密性、维持结构完整性并促进应力均匀传递，对洞室稳定性与安全性起决定性作用。在LRC设计中，常见...

典型工况下围岩与衬砌结构的静态稳定性

针对LRC特性与影响因素，本研究设置了6组对比工况（详见表4）。首先分析了典型工况下的受力特征、变形规律及塑性区分布模式。

参数敏感性分析

掌握钢混复合衬砌在不同地质环境下的应力状态对LRC选址优化至关重要。通过研究围岩质量、洞室埋深和侧压力系数对洞室塑性区分布及混凝土衬砌应力状态的影响，揭示了...

混凝土裂缝控制

基于典型工况的模拟表明，混凝土承受的最大拉应力已超过其抗拉承载力。鉴于素混凝土的脆性特征，超限拉应力会引发开裂并导致裂缝扩展，这种裂缝增生不仅加剧混凝土内部变形，还可能...

Conclusions

本研究聚焦10 MPa压缩空气压力下LRC地下储气设施的静态稳定性，建立了评估地下储能洞室静态稳定性的分析模型。通过洞室内温度-压力条件的计算分析与数值模拟，阐明了充放电过程中温度动态变化特征、应力分布规律及位移响应机制。