地下压气储能圆形内衬洞室内压和温度引起应力计算

发布时间：2018-05-12 10:29

  本文选题：压气储能 + 内衬洞室　； 参考：《岩土工程学报》2014年11期

【摘要】：地下压气储能岩石内衬洞室内,不断变化的气体内压和温度引起的应力场是关乎洞室稳定性、耐久性的重要因素,由此提出了一种计算气压和温度引起应力变化的解析方法。将内衬洞室考虑成由密封层、衬砌和围岩组成,首先建立了洞室温度和气压求解的控制方程;利用拉普拉斯变换和叠加原理得到每个循环内洞室温度和气压随时间的变化;采用热弹性模型得到内压和温度引起的应力场。基于解析方法,给出了典型循环周期内洞室应力变化情况;接着通过一个热 力以及洞室气体耦合求解的数值模型以及不考虑密封层和衬砌的温度场解析方法来验证本文方法;最终探讨了温度对总应力的影响程度,以及不同换热系数的影响。结果表明:本文方法是可行的;温度和内压引起的密封层和衬砌内环向拉应力非常大;温度对于压气储能洞室有着不可忽略的作用,温度对于环向和纵向应力的影响程度要大于对径向应力的影响;换热系数对应力变化影响很大。
[Abstract]:The stress field caused by changing gas pressure and temperature is an important factor related to the stability and durability of underground pressurized energy storage rock lining caverns. Therefore, an analytical method for calculating the stress changes caused by air pressure and temperature is put forward. The inner lining chamber is considered to be composed of sealing layer, lining and surrounding rock. The governing equations for the solution of chamber temperature and pressure are established, and the variation of chamber temperature and air pressure with time in each cycle is obtained by using Laplace transformation and superposition principle. The stress field caused by internal pressure and temperature is obtained by thermoelastic model. Based on the analytical method, the stress changes of cavern in typical cycle period are given. Then the method is verified by a numerical model of thermal force and gas coupling solution of cavern and the analytical method of temperature field without considering the sealing layer and lining. Finally, the influence of temperature on the total stress is discussed. And the influence of different heat transfer coefficient. The results show that the method in this paper is feasible, the inner tensile stress of the sealing layer and lining caused by temperature and internal pressure is very large, and the temperature plays an important role in the pressurized gas energy storage chamber. The influence of temperature on circumferential and longitudinal stress is greater than that on radial stress, and the heat transfer coefficient has great influence on stress change.
【作者单位】： 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51278378) 国家高技术研究发展计划(863计划)课题(SS2012AA052501)
【分类号】：TM619;TU91

【参考文献】

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【共引文献】

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5 谷学东;;由量测位移反算洞室衬砌应变的监控法[A];岩土力学数值方法的工程应用——第二届全国岩石力学数值计算与模型实验学术研讨会论文集[C];1990年

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