申请/专利权人：宁波大学

申请日：2023-11-28

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117738739A

主分类号：E21F17/16

分类号：E21F17/16

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：本发明公开了一种压缩空气储能地下岩石内衬洞室钢衬设计方法，针对开挖阶段，判断在开挖阶段围岩是否出现塑性区，并计算有无出现开挖塑性区情况下的围岩层应力及位移分布；针对运营阶段，判断地下储气洞室在高内压作用下是否出现高压塑性区，并按照不同情况，分别计算在空气内压和埋深处原岩应力共同作用下的钢衬密封层、混凝土层和围岩层应力及位移分布。本发明公开的设计方法能够定量分析在最大运行压力作用下钢衬内部应力分布，并充分考虑地下洞室开挖和运营两阶段应力路径不同的影响，能够更真实地反应地下储气洞室的受力特征，从而快速确定钢衬型号和厚度，为压气储能地下洞室设计提供依据，以最大限度节约地下储气洞室造价。

主权项：1.一种压缩空气储能地下岩石内衬洞室钢衬设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、选择地下储气洞室场址，通过现场勘察资料确定围岩力学参数，包括围岩变形模量E3、泊松比μ3、粘聚力c和内摩擦角在给定洞室埋深H后，通过地应力测试确定埋深处原岩应力p0；S2、给定压气储能电站地下洞室储气规模V、洞室最大运行气体压力pi、开挖半径r2、混凝土衬砌型号和厚度、钢衬型号，参考《NBT34955-2015水电站压力钢管设计规范》，从构造角度，初步确定钢衬厚度；参考《GB50010-2010混凝土设计规范》以及《GB150.2-2011压力容器第二部分》，确定钢衬密封层弹性模量E1、泊松比μ1，混凝土层弹性模量E2、泊松比μ2，钢衬屈服强度fy；S3、针对开挖阶段，判断在开挖阶段围岩是否出现塑性区，若围岩出现塑性区，则将此时围岩塑性区定义为开挖塑性区，然后分别计算有无出现开挖塑性区情况下的围岩层应力及位移分布；S4、针对运营阶段，首先通过焊接方式在洞室内部进行钢衬安装，然后在钢衬与围岩中间回填素混凝土，从而在洞室内部依次形成钢衬密封层、混凝土层和围岩层，最后在洞室内注入高压空气，此时钢衬内壁会作用一个逐渐增大的空气内压，当空气内压达到pi时，结合步骤S3中的计算结果，判断地下储气洞室在高内压作用下是否出现高压塑性区，按照不同情况，分别计算在空气内压pi和埋深处原岩应力p0共同作用下的钢衬密封层、混凝土层和围岩层应力及位移分布；S5、通过计算判断钢衬是否发生屈服破坏，若钢衬未发生屈服破坏，则表明设计的钢衬厚度可行；若计算结果显示钢衬已发生屈服破坏，则进一步增加钢衬厚度，并重复进行步骤S4～步骤S5，直至满足要求。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 宁波大学 一种压缩空气储能地下岩石内衬洞室钢衬设计方法

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