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考虑剪切变形的高压储气洞室复合式预设缝衬砌力学特性
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作者 张格诚 徐晨 夏才初 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3533-3544,共12页
在高内压下,压缩空气储能地下洞室钢筋混凝土衬砌的开裂问题难以避免,为了控制混凝土衬砌的裂缝宽度,衬砌的配筋率往往非常高,甚至高到难以配筋。这不仅增加了地下洞室的建造成本,也降低了压缩空气储能系统的压力上限。为了解决这一问题... 在高内压下,压缩空气储能地下洞室钢筋混凝土衬砌的开裂问题难以避免,为了控制混凝土衬砌的裂缝宽度,衬砌的配筋率往往非常高,甚至高到难以配筋。这不仅增加了地下洞室的建造成本,也降低了压缩空气储能系统的压力上限。为了解决这一问题,提出了高压储气洞室的预设缝衬砌结构,通过对衬砌预设缝释放环向拉伸变形进而降低衬砌所受拉力。但由于衬砌与初期支护间的剪切应力也会对衬砌结构产生拉应力,在预设缝附近(15°范围内)衬砌内钢筋的拉应力得到了有效降低,但远端处衬砌拉应力仍较大。因此,在衬砌和初支之间设置了滑动层,以达到减摩降阻的目的。滑动层的剪切刚度对钢筋应力影响很大。滑动层剪切刚度越小,衬砌钢筋的应力越低。由于滑动层无法实现完全光滑,在高内气压下衬砌钢筋应力仍然很大。为了进一步降低衬砌结构拉应力,提出了分层变形释放的高压储气洞室结构方案,即在衬砌结构预设缝的基础上,初期支护也采用预设缝结构,且初支的预设缝与衬砌的预设缝设在相同位置处。计算结果表明,高压储气洞室采用复合式预设缝结构后,初支与围岩之间发生了相对剪切变形,进而初支与衬砌间的相对剪切变形得到了一定程度的降低,相应的衬砌最大裂缝宽度也得到减小。因此,在高内压条件下,可以采用预设缝钢筋混凝土衬砌结构,衬砌与初支之间设置滑动层;内压进一步升高后,还可以采用初支、衬砌均设置预设缝的复合式衬砌结构分层释放变形,以降低衬砌拉应力。 展开更多
关键词 压气储能 地下内衬洞室 预设缝衬砌 剪切变形 可伸缩初期支护
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