压气储能地下洞室密封钢衬-围岩之间循环接触传力行为的数值模拟

Numerical Simulation of Cyclic Contact Force Transfer Behavior between Steel Liner and Surrounding Rock in Underground Caverns for Compressed Air Energy Storage

傅丹 · 伍鹤皋 · 李鹏 · 张米高杨 · 太阳能学报 · 2025年1月 · Vol.46

密封钢衬与围岩间的接触传力关系直接影响联合承载性能及钢衬应力分布。基于ABAQUS平台，研究气压-气温耦合作用下钢衬-混凝土循环接触行为与结构周期性力学响应。结果表明：加压易在围岩顶底部形成塑性区，卸压后不可逆变形使钢衬顶部缝隙增大；再次充气时接触压力重分布，顶部应力显著上升，成为断裂高风险区；温度循环可调节接触压力并降低钢衬应力幅值。分析钢衬强度与疲劳寿命时需充分考虑接触传力机制。

解读: 该压气储能地下洞室密封结构研究对阳光电源大型储能系统工程应用具有重要参考价值。研究揭示的钢衬-围岩循环接触传力机制与PowerTitan等大型储能系统的结构安全设计直接相关，特别是在地下储能电站建设中。循环充放气导致的接触压力重分布和顶部应力集中现象，为储能系统压力容器设计、疲劳寿命评估提供理论依据...