大罐式储气洞室围岩稳定性分析.pdf

2025年2月水利水电快报EWRHI第46卷第2期

引用格式：任泽栋.大罐式储气洞室围岩稳定性分析[J].水利水电快报,2025,46(2）：57-60.

大罐式储气洞室围岩稳定性分析

住泽栋

（水电水利规划设计总院有限公司，北京100120)

摘要：为了探究压缩空气储能电站中大罐式储气洞室埋深和储气压力变化对围岩稳定性的影响，以山东

兰陵压缩空气储能电站为例,对大罐式地下储气库在不同埋深和储气压力下围岩的塑性区范围及位移情况

作了计算分析。结果表明：随着埋深H的增大，洞室围岩的塑性区范围逐渐减小，趋于收敛,埋深的变化对洞

室围岩的位移影响较小，可忽略不计；随着储气压力P的增大，洞室围岩的位移和塑性区范围均呈线性增大，

储气压力的变化对变形的影响较大。工程实践中应主要考虑储气压力对储气结构及围岩变形的影响,埋深对

结构和围岩的敏感性相对较低，设计时选择一个合理值即可。研究成果可为后续项目选址及设计提供参考。

关键词：压缩空气储能；大罐式储气洞室；围岩稳定性；储气压力；数值模拟

中图法分类号：TU457文献标志码：AD0I:10.15974/j.cnki.slsdkb.2025.02.010

文章编号：1006-0081(2025)02-0057-04

0引言1工程概况及计算模型

压缩空气储能电站作为一种新型储能系统,具有

1.1二

工程概况

储能容量大、周期长、单位千瓦投资小等优点，被认为

山东兰陵压缩空气储能电站装机容量规模为300

是与抽水蓄能技术互为替代的具有广阔发展前景的大

规模储能技术。工作原理是在用电低谷时将多余MW/400MWh，拟采用地下大罐式人工洞库方案。压

的电能驱动压缩机，把空气压缩进容腔中储存起来，待缩空气储能电站密封洞库地下工程主要包括储气洞

库、交通隧洞、连接管道、排水系统及监测系统等，地下

用电高峰时,释放压力进而发电[2]。由于需要稳定储

存高达数兆帕的高压空气以及巨大的储存容积,成规密封洞室拟建规模10万~45万m²，承受储气压力

模的压缩空气储能系统普遍采用地下洞室，常见的洞10～18MPa。大罐式密封洞库埋设于弱风化、微风化

室形式有含水岩层、岩盐容腔和人工开采洞室等。王岩层中，共计2个洞库对称分布于山体下，最小埋深约

富强等学者对国储气压力缩空气储能技术研究现状及150m,净空直径为40m;大罐式洞库单个高度(H)为

62m,2个密封洞库的间距为200m。大罐式洞库布置

应用情况做了综述[1.3-5];孙冠华等学者针对压缩空气

储能电站隧道式地下洞库、水电洞室、盐穴等地下工程如图1所示。

问题和结构受力特点进行模拟分析[2.6-9],但就大罐式密封洞库

交通通道

的地下洞库结构的受力特点研究较少，仅有水电行业

的地下洞库研究作为参考[10-12]

地下储气洞室主要通过向围岩传递荷载，最终依40m

靠洞室周围岩体承受内部气体的高压，如果上覆岩体

图1大罐式洞库布置

的强度和重度不足以约束高压造成的向上压力，周围

Fig.1Layoutoflargetankcavern

岩体就会产生裂缝,从而影响结构的稳定性。因此,本