岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (2): 426-436.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0962CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0962
曹校勇1, 2,刘瑞辉2,李建斐2,叶欣欣2,耿珺洋2,谭海星2
CAO Xiao-yong1, 2, LIU Rui-hui2, LI Jian-fei2, YE Xin-xin2, GENG Jun-yang2, TAN Hai-xing2
摘要: 为深入掌握人工地下储气库反复循环高压作用下衬砌结构体系的服役性能,考虑岩体的长期损伤变形,采用数值模拟和物理模型试验方法,系统性地分析高压循环荷载作用下储气库可适应变形支护体系的受力变形演化过程,揭示人工地下储气库衬砌结构循环加卸压过程中变形与力学响应特性,验证灰岩、砂岩等中等硬度岩层中建造薄钢衬人工地下储气硐室设计思路的可行性。研究结果表明:提出采用“6 mm薄钢衬+波拱构造+橡胶填充+二次衬砌”的可适应变形支护体系设计方案可实现在循环荷载耦合作用下支护体系随围岩协调变形和传递内压荷载作用,具备吸收硐库内部高内压和密封能力。并在高内压循环荷载作用下,密封钢衬和环向钢筋的应力-应变时程曲线与加压时程曲线规律整体上协同响应呈阶梯上升状态,在0~6 MPa内钢衬应变增长较为迅速,应变值变化较大;在6~10 MPa内,随着压力不断增大应变增长值逐渐减小,且随着循环次数增加,钢衬应变值出现不同程度的增大,但均未超过钢衬的屈服应变2‰。而二次衬砌外环钢筋均比内环钢筋应力值大,在后期地下储气库设计时,可采用增大外环钢筋直径的不对称钢筋设计方案,提高衬砌整体承载能力。同时,研制的15 MPa级别水气压一体化循环加卸载储气硐室密封结构试验及监测系统将是进一步分析研究人工储气库衬砌结构的有力工具,相关成果可为后续中硬岩地层压缩空气人工地下储气库建造关键技术提供基础试验数据和有益参考。
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