压缩空气储能电站地下硐库安全埋深计算的极限平衡方法

作者：孙冠华; 王章星; 王娇; 易琪; 马洪岭

来源：土木工程学报, 2023, 56(S2): 67-77.

DOI：10.15951/j.tmgcxb.2023.s2.s04

• 压缩空气储能
• 岩石内衬硐库
• 极限平衡
• 安全埋深

目前，压缩空气储能电站广泛采用人工开挖的地下岩石内衬硐库（LRC）作为储气容器，采用柔性密封的设计理念使得LRC与上覆岩体共同作为承载结构。高内气压作用下，硐库的安全埋深将直接关系到硐库及上覆地层的整体稳定性。基于此，文章建立了考虑摩擦和粘聚作用的锥体破坏模型，定义了起裂角α、岩体破裂角β这两个决定锥体模型极限平衡状态的参数，利用极限平衡方法、被动岩土压力分别推导了关于埋深H、安全系数Fs和岩体破裂角β的两个控制方程，采用初值迭代法计算安全埋深/安全系数并开发了计算软件，讨论了关于LRC的安全系数控制标准。通过工程算例对比了刚体圆锥模型、竖直滑面模型与所提方法的计算结果，验证了文章模型的可靠性。针对模型的参数敏感性，分别研究了地应力侧压系数k、岩体重度γ、岩体内摩擦角φ及粘聚力ce对岩体破裂角β、安全埋深H的影响。结果表明：（1）ke对H和β的影响是重要且复杂的，β随ce增大而增大，H先增后减。

• 单位
  中国科学院大学; 岩土力学与工程国家重点实验室; 中国科学院武汉岩土力学研究所