基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法技术

本发明专利技术提供了一种基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，该方法包括：根据内衬岩洞储气库的类型建立内衬岩洞储气库的复合结构及赋存地质环境的数值仿真模型；在数值仿真模型中逐渐增加复合结构的内压，获取衬砌起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的加载内压；根据加载内压计算衬砌起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的超载倍数；根据超载倍数评价内衬岩洞储气库的超载安全性。本发明专利技术实施例提供的基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，充分结合压缩空气储能电站内衬岩洞储气库的结构特征，利用数值试验的方式，更系统更全面地评价了内衬岩洞储气库复合结构的超载安全性和整体稳定性。载安全性和整体稳定性。载安全性和整体稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法


[0001]本专利技术涉及压缩空气储能
，具体涉及一种基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法。

技术介绍

[0002]大规模压缩空气储能电站一般需要建造内衬岩洞储气库以满足大的储能容量要求，目前世界范围内实现商业应用的两座压缩空气储能电站均是利用盐穴建造的。受限于建设条件、现有技术和工程经济等原因，我国大规模压缩空气储能电站发展相对缓慢，在硬岩地层建设内衬岩洞储气库减弱了对特殊选址条件的依赖，具有广泛的应用前景，但目前国内尚无建成并投入运行的案例。
[0003]为确保经济性和安全性，在实施工业化之前，尤其在向大容量、高参数、规模化方向发展的过程中，通过提前开展试验验证工作来探究不同埋深和地质条件下储气库围岩稳定性、衬砌密封性及气压
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温度变化规律是非常必要的。压缩空气储能工程的内衬岩洞储气库的密封层
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衬砌
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围岩是复合结构，并共同承载，如图1所示为内衬岩洞储气库的符合结构示意图。影响该复合结构安全性的关键点有：保证最内层密封层密封功能完好、中间钢筋混凝土衬砌层在可承载范围内有效传力、最外层围岩有效承压且变形量可控，该复合结构中任何部分的失效，均会导致结构失稳。类似的拱坝地质模型试验的评价指标体系和压力钢管的模型试验评价指标，均是对通过单一参数对安全性进行评价，但是单一安全系数不能反映整体复合结构特征，单一材料的应力控制也无法反映密封层
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衬砌
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围岩复合结构中各材料的整体受力状态。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，解决现有技术无法反映密封层
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衬砌
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围岩复合结构中各材料整体受力状态的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，所述方法包括：
[0007]根据内衬岩洞储气库的类型建立内衬岩洞储气库的复合结构及赋存地质环境的数值仿真模型，所述复合结构包括密封层
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衬砌
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围岩；
[0008]在所述数值仿真模型中逐渐增加复合结构的内压，分别获取衬砌起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的加载内压；
[0009]根据所述加载内压分别计算衬砌起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的超载倍数；
[0010]根据所述超载倍数评价所述内衬岩洞储气库的超载安全性。
[0011]本专利技术实施例提供的基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，充分结合压缩空气储能电站内衬岩洞储气库的结构特征，利用数值试验的方式，更系统更全面
地评价了内衬岩洞储气库复合结构的超载安全性和整体稳定性。
[0012]可选地，逐渐增加复合结构的内压前，给赋存地质环境加载初始地应力场，为所述复合结构由低到高再到低的规律循环加载内压。
[0013]在数值试验过程中，为保证试验结果的准确性，根据实际情况对复合结构和赋存地质环境进行前期处理，使试验条件和环境更接近实际情况，提高了试验结果的准确性，有利于对复合结构整体安全性的评价。
[0014]可选地，计算衬砌起裂时的超载倍数的过程为：
[0015]持续检测数值仿真模型中衬砌局部结构的第一主应力，当其大于预设值时，获取此时的加载内压作为衬砌起裂时的加载内压；
[0016]计算衬砌起裂时的加载内压与预设最大内压的比值，即为衬砌起裂时的超载倍数，所述衬砌起裂时的超载倍数大于1。
[0017]可选地，计算密封层非线性变形时的超载倍数的过程为：
[0018]持续检测数值仿真模型中密封层材料局部结构的范式等效应力，当其大于预设屈服控制指标时，获取此时的加载内压作为密封层非线性变形时的加载内压；
[0019]计算密封层非线性变形时的加载内压与预设最大内压的比值，即为密封层非线性变形时的超载倍数，所述密封层非线性变形时的超载倍数大于所述衬砌起裂时的超载倍数。
[0020]可选地，获取密封层失效时的加载内压的过程为：
[0021]持续检测数值仿真模型中密封层材料局部结构的范式等效应力，当其大于预设抗拉控制指标时，获取此时的加载内压作为密封层失效时的加载内压；
[0022]计算密封层失效时的加载内压与预设最大内压的比值，即为密封层失效时的超载倍数，所述密封层失效时的超载倍数大于所述密封层非线性变形时的超载倍数。
[0023]可选地，获取复合结构屈服时的加载内压包括：
[0024]持续获取数值仿真模型的计算结果，当结果显示衬砌和围岩出现大面积屈服区连通时，获取此时的加载内压作为复合结构屈服时的加载内压；
[0025]计算复合结构屈服时的加载内压与预设最大内压的比值，即为复合结构屈服时的超载倍数，所述复合结构屈服时的超载倍数大于所述密封层失效时的超载倍数。
[0026]本专利技术实施例提供的基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，对超载过程中的关键状态节点进行分析计算，给复合结构的每个关键状态节点均留有充分的安全裕度，以应对实际工程运行过程中出现的前期不可预见的不利因素，来保证工程运行安全，对不同关键状态节点进行综合分析，数值试验方法更加便捷，设计阶段便于获取大量数据为试验做支撑，试验结果更加准确。
[0027]可选地，根据所述超载倍数评价所述内衬岩洞储气库的超载安全性的过程为：
[0028]获取不同类型内衬岩洞储气库的衬砌结构起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的超载倍数作为评价标准，得到安全性矩阵；
[0029]判断待评价内衬岩洞储气库的类别，将混凝土结构起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的超载倍数与所述安全性矩阵中的对应数据进行对比，根据对比结果评价其超载安全性。
[0030]本专利技术实施例提供的基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，通过
对不同类别内衬岩洞储气库安全性的分析评价，得到安全性矩阵，根据安全性矩阵对待评价的内衬岩洞储气库进行安全性评价，得到的评价结果更加准确，方便利用评价结果对内衬岩洞储气库进行调整，提高其安全性。
[0031]第二方面，本专利技术实施例提供了一种内衬岩洞储气库数值试验的超载安全性评价装置，所述装置包括：
[0032]建模模块，用于根据内衬岩洞储气库的类型建立内衬岩洞储气库的复合结构及赋存地质环境的数值仿真模型，所述复合结构包括密封层
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衬砌
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围岩；
[0033]加压模块，用于在所述数值仿真模型中逐渐增加复合结构的内压，分别获取衬砌起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的加载内压；
[0034]计算模块，用于根据所述加载内压分别计算衬砌起裂、密封层非线性变形、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，其特征在于，包括：根据内衬岩洞储气库的类型建立内衬岩洞储气库的复合结构及赋存地质环境的数值仿真模型，所述复合结构包括密封层
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衬砌
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围岩；在所述数值仿真模型中逐渐增加复合结构的内压，分别获取衬砌起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的加载内压；根据所述加载内压分别计算衬砌起裂、密封层非线性变形、密封层失效及复合结构屈服时的超载倍数；根据所述超载倍数评价所述内衬岩洞储气库的超载安全性。2.根据权利要求1所述基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，其特征在于，逐渐增加复合结构的内压前，给赋存地质环境加载初始地应力场，为所述复合结构由低到高再到低的规律循环加载内压。3.根据权利要求2所述基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，其特征在于，计算衬砌起裂时的超载倍数的过程为：持续检测数值仿真模型中衬砌局部结构的第一主应力，当其大于预设值时，获取此时的加载内压作为衬砌起裂时的加载内压；计算衬砌起裂时的加载内压与预设最大内压的比值，即为衬砌起裂时的超载倍数，所述衬砌起裂时的超载倍数大于“1”。4.根据权利要求3所述基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，其特征在于，计算密封层非线性变形时的超载倍数的过程为：持续检测数值仿真模型中密封层材料局部结构的范式等效应力，当其大于预设屈服控制指标时，获取此时的加载内压作为密封层非线性变形时的加载内压；计算密封层非线性变形时的加载内压与预设最大内压的比值，即为密封层非线性变形时的超载倍数，所述密封层非线性变形时的超载倍数大于所述衬砌起裂时的超载倍数。5.根据权利要求4所述基于数值试验的内衬岩洞储气库超载安全性评价方法，其特征在于，计算密封层失效时的超载倍数的过程为：持续检测数值仿真模型中密封层材料局部结构的范式等效应力，当其大于预设抗拉控制指标时，获取此时的加载内压作为密封层失效时的加载内压；计算密封层失效时的加载内压与预设最大内压的比值，即为密封层失效时的超载倍数，所述密封层失效时的超载倍数大于所述密封层非线性变形时的超载倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玲，张妍珺，张凌凡，梁程，邵博，尚超，姚翔龙，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：