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趙玉成1 , 陳思萌1 , 陳 健2 , 白佳星1
( 1 . 石家莊鐵道大學 土木工程學院 ,石家莊 050000 ;
2. 中國電建集團河北省電力勘測設計研究院有限公司 ,石家莊 050000)
摘 要 :為深入探討氣壓變動下洞室內溫變效應對儲氣內各結構的潛在影響 ,揭示運行期間儲氣洞室的結構應力與變形特征 ,研究依托某大型地下洞室建設項目案例 ,運用 Midas GTS NX 軟件進行了數值模擬分析。分析重點聚焦于儲氣洞室在反復荷載循環作用下 , 圍巖 、混凝土襯砌及密封鋼板的應力分布與形態變化規律。研究結果表明:洞室內溫度波動顯著影響密封鋼板的 Von - Mises 應力值 ,而對圍巖和混凝土襯砌的力學性能影響較為有限。隨著荷載循環次數的增加 ,循環第 20 次時混凝土襯砌開始顯現塑性區 ,設計時需考慮襯砌的強度與厚度 ,以防過早失效 ,增加密封鋼板的厚度是一種能夠有效抑制襯砌塑性區生成的措施。洞室運行期間 ,襯砌與密封鋼板表現出良好的協同變形特性 ,其中上部變形相較于下部更為明顯 ,且洞室中部成為變形最為集中的區域。
關鍵詞:人造內襯硬巖洞室 ;溫變效應 ;荷載循環 ;應力與變形 ;塑性區
中圖分類號:TU93
文獻標志碼:A
文章編號: 1005- 8249 (2025) 05- 0142- 07
DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2025 .05 .025
ZHAO Yucheng1 , CHEN Simeng1 , CHEN Jian2 , BAI Jiaxing1
( 1 . School of Civil Engineering , Shijiazhuang Tiedao University , Shijiazhuang 050000 , China;
2. POWER CHINA Hebei Electric Power Engineering Co . , Ltd . , Shijiazhuang 050000 , China)
Abstract : To thoroughly investigate the potential effects of temperature variations within the cavern under gas pressure fluctuations on structural components of the gas storage system and to reveal the stress - deformation characteristics of the storage cavern during operation , this study employs numerical simulations using Midas GTS NX software , based on a case study of a large underground cavern construction project. The analysis focuses on the stress distribution and deformation patterns of the surrounding rock , concrete lining , and steel sealing plate under repeated cyclic loading. The results indicate that : Temperature fluctuations inside the cavern significantly influence the Von - Mises stress in the steel sealing plate but have a relatively limited impact on the mechanical behavior of the surrounding rock and concrete lining. With increasing load cycles , plastic zones begin to develop in the concrete lining by the 20th cycle , necessitating careful consideration of lining strength and thickness in design to prevent premature failure . Increasing the thickness of the sealing plate proves to be an effective measure in suppressing plastic zone formation. During operation , the lining and sealing plate exhibit strong synergistic deformation behavior , with upper sections showing more pronounced deformation than lower sections . The mid - section of the cavern emerges as the zone of highest deformation concentration.
Key words : artificially lined hard rock caverns; temperature change effects; load cycling; stress and deformation; plastic zone
作者簡介:趙玉成 (1969—) , 男 ,碩士 ,教授 ,主要研究方向:城市地下空間開發與利用。
收稿日期:2024 - 06 - 26
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