赵玉成1  ,  陈思萌1  ,  陈   健2 ,  白佳星1

( 1 .  石家庄铁道大学 土木工程学院 ，石家庄 050000 ;

2.  中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 ，石家庄 050000)

摘   要 ：为深入探讨气压变动下洞室内温变效应对储气内各结构的潜在影响 ，揭示运行期间储气洞室的结构应力与变形特征 ，研究依托某大型地下洞室建设项目案例 ，运用 Midas GTS NX 软件进行了数值模拟分析。分析重点聚焦于储气洞室在反复荷载循环作用下 ， 围岩 、混凝土衬砌及密封钢板的应力分布与形态变化规律。研究结果表明：洞室内温度波动显著影响密封钢板的 Von - Mises 应力值 ，而对围岩和混凝土衬砌的力学性能影响较为有限。随着荷载循环次数的增加 ，循环第 20 次时混凝土衬砌开始显现塑性区 ，设计时需考虑衬砌的强度与厚度 ，以防过早失效 ，增加密封钢板的厚度是一种能够有效抑制衬砌塑性区生成的措施。洞室运行期间 ，衬砌与密封钢板表现出良好的协同变形特性 ，其中上部变形相较于下部更为明显 ，且洞室中部成为变形最为集中的区域。

关键词：人造内衬硬岩洞室 ；温变效应 ；荷载循环 ；应力与变形 ；塑性区

中图分类号：TU93           

文献标志码：A            

文章编号： 1005- 8249   (2025)  05- 0142- 07

DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2025 .05 .025

ZHAO Yucheng1  ,  CHEN Simeng1  ,  CHEN Jian2 ,  BAI Jiaxing1

( 1 . School of Civil Engineering ,  Shijiazhuang Tiedao University ,  Shijiazhuang 050000 ,  China;

2. POWER CHINA Hebei Electric Power Engineering Co . ,  Ltd . ,  Shijiazhuang 050000 ,  China)

Abstract :  To  thoroughly  investigate  the  potential  effects  of  temperature variations  within  the  cavern  under  gas  pressure fluctuations on structural components of the gas storage system and to reveal the stress - deformation characteristics  of the storage cavern during operation ,  this study employs  numerical  simulations  using  Midas  GTS  NX  software , based  on  a case  study  of a large underground cavern  construction  project. The analysis  focuses on  the stress distribution and deformation patterns of  the surrounding  rock , concrete lining , and steel sealing plate  under repeated  cyclic  loading. The  results indicate that : Temperature fluctuations inside the  cavern  significantly  influence  the  Von -  Mises  stress  in  the steel sealing  plate  but have a relatively limited impact on the mechanical behavior of the surrounding rock and concrete lining. With  increasing  load  cycles , plastic zones begin to develop in the concrete lining by the 20th cycle ,  necessitating careful consideration of lining strength and thickness in design to prevent premature failure . Increasing the thickness of the sealing plate proves to be an effective measure in suppressing plastic  zone  formation. During  operation , the lining  and sealing  plate  exhibit  strong  synergistic  deformation behavior ,  with upper  sections  showing  more  pronounced  deformation  than  lower  sections . The mid -  section  of  the cavern emerges as the zone of highest deformation concentration.

Key words :  artificially lined hard rock caverns;  temperature change effects;  load cycling;  stress and deformation;  plastic zone

作者简介：赵玉成  (1969—) ,  男 ，硕士 ，教授 ，主要研究方向：城市地下空间开发与利用。

收稿日期：2024 - 06 - 26