內襯式巖洞高壓儲氣庫兼具抽取率高、循環(huán)能力強,且能承受更高的內壓力等優(yōu)點,克服了傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)的諸多缺陷,是一種應用前景廣闊的儲能方式。論文以洞室埋深、內徑和間距等3個最主要的儲氣庫布局參數(shù)為影響因素,采用ABAQUS有限元軟件基于正交試驗設計模擬工況,以關鍵點的位移和塑性區(qū)面積作為評價指標,通過單因素試驗研究了洞室間距、埋深及內徑對圍巖變形和穩(wěn)定性的影響規(guī)律,提出了洞室群優(yōu)化布局建議。研究表明:洞室埋深是影響儲氣庫圍巖變形和塑性區(qū)面積的最顯著因素,其次為洞距和洞徑;隨著埋深的增大洞室圍巖塑性區(qū)的發(fā)育區(qū)域得到有效的抑制,且塑性區(qū)主要分布于洞室頂部;增大洞距可有效削弱高內壓對圍巖的啟裂效應;襯砌的最大拉應力主要分布在結構的頂部和底部,增大埋深或減小高徑比都有助于提高襯砌的穩(wěn)定性;綜合分析表明儲氣庫群的最優(yōu)布局方案為埋深400 m、內徑42 m、間距60 m。研究成果為內襯式高壓儲氣庫群的優(yōu)化布局和穩(wěn)定性評價提供了參考依據(jù)。 

【文章來源】：工程地質學報. 2020,28(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

研究區(qū)區(qū)域構造地質圖

模型采用Quad單元形狀進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格最大尺寸為10im，洞室附近為3～5im，以便進行加密和過渡，如圖2所示。因研究區(qū)域所在的構造應力水平相對較低，計算過程僅考慮巖石自重。進行初始應力計算時，模型除上表面為自由邊界，不受任何約束之外，其余邊界均取法向位移約束。分3個步驟進行計算，即初始地應力平衡、洞室開挖、施加襯砌和10 MPa內壓，最終獲取計算結果。2.2 物理力學參數(shù)

通過圖4可以看出，洞室間距對洞室圍巖的變形影響較小，襯砌對洞室穩(wěn)定性的增強效果體現(xiàn)明顯，其中靠近內部一側邊墻，即右邊墻(G1、G2、G3)的位移呈增大趨勢，分析原因可能是間距增大之后，洞內高壓力對左右洞室開挖之后徑向應力卸載效應的補償減弱，從而使得儲氣庫群間的相互作用受到削弱(Martin et al.,2009)。遠離一側，即左邊墻(G5、G6、G7)的位移呈減小趨勢。頂部(G4)和底部(G8)均產生抬升和隆起，且隨間距的增大而減小，底部隆起量是頂部抬升量的2倍左右。在洞室間距為60～100 m范圍內，圍巖均未出現(xiàn)塑性區(qū)。圖4 不同洞距下位移和塑性區(qū)面積變化曲線

【參考文獻】：
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本文編號：2960508