岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (6): 1847-1864.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0828CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0828
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张国华1, 2,徐宇2,任兴伟3,张世殊4,纪文栋5,华东杰1
ZHANG Guo-hua1, 2, XU Yu2, REN Xing-wei3, ZHANG Shi-shu4, JI Wen-dong5, HUA Dong-jie1
摘要: 压缩空气储能(compressed air energy storage,简称CAES)地下内衬储气库承受膨胀内压作用,衬砌易开裂、围岩易屈服,但针对内衬储气库开裂与屈服特性的研究仍相对不足。基于多层厚壁圆筒理论,考虑钢衬−混凝土−钢筋−围岩的分层与等效,将开裂混凝土简化为正交各向异性层、围岩采用摩尔−库仑屈服与非关联流动法则,推导了弹性−脆性开裂−塑性屈服阶段的应力与位移解析解。进一步,结合改进的董哲仁裂缝计算方法,以衬砌外壁径向位移数值解替代传统蜕壳近似解,实现衬砌最大裂缝宽度与围岩塑性区半径的同步预测。其次,分析了储气库半径、储气内压、钢衬厚度、混凝土强度等级与厚度等因素对衬砌开裂与围岩屈服特性的影响。最后,深入探讨了衬砌的开裂特性与围岩的屈服特性。结果表明:在设定的典型工程参数范围内,储气内压、岩体质量等级和地应力是影响衬砌裂缝宽度的主要因素,地应力是影响开裂与屈服范围的主要因素;衬砌在内压超过一定界限后会迅速裂穿,而开裂与屈服范围主要在0~10 m之间且随储气内压增加逐渐增大。相关研究成果可为地下内衬储气库结构开裂与屈服特性分析提供理论支撑。
中图分类号: TU45| [1] | 戴洪军, 杨雪, 蔡升华, 蒋中明, 刘益平, 张勇. 压缩空气储能储气库密封钢板厚度选择方法探讨[J]. 岩土力学, 2026, 47(6): 1895-1905. |
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| [4] | 胡港, 芮瑞, 江强强, 王永平, 张文涛. 压缩空气储能隧道式硬岩储气硐起裂角与起裂压力二维数值分析[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 549-561. |
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| [8] | 孙冠华, 王章星, 王娇, 董沂鑫, 石露, 刘治军, 林姗. 基于FDEM的地下内衬硐库密封结构-衬砌分缝协同优化设计研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 497-514. |
| [9] | 程昊德, 贾宁, 刘顺, 聂会建, 梁昊. 压缩空气储能人工硐库多层密封结构热传递算法[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 470-484. |
| [10] | 曹校勇, 刘瑞辉, 李建斐, 叶欣欣, 耿珺洋, 谭海星. 中硬岩地层人工地下储气硐室衬砌结构密封体系及模型试验研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 426-436. |
| [11] | 葛鑫博, 黄俊, 赵同彬, 陶刚, 马洪岭, 王威. 人工智能在压缩空气储能地下工程中的应用综述[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 413-425. |
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| [13] | 黄浚鸣, 赵向阳, 马洪岭, 王磊, 张佳敏. 盐穴压缩空气储能耦合沉渣储热的综合利用可行性分析研究[J]. 岩土力学, 2026, 47(2): 373-382. |
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