一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法与流程

技术特征：
1.一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法，所述设计方法包括以下步骤：s1、针对目标储气洞室，分别计算在最大储气压力p
max
作用下，围岩和钢衬提供的径向单位抗力p
rock
和p
steel
；s2、基于目标储气洞室的内外压平衡，建立钢衬与围岩联合承载的计算公式，求得目标储气洞室的最大储气压力p
max
的计算表达式；s3、推导目标储气洞室完全由围岩承载所需要的最小临界岩体变形模量e
m-critical
计算公式；s4、建立最大储气压力与岩体变形模量之间的关联性，据此对工程经济性或场地适宜性进行快速有效的评价。2.根据权利要求1所述的一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法，其特征在于，所述步骤s1中，围岩可提供的径向单位抗力：确定方法，其特征在于，所述步骤s1中，围岩可提供的径向单位抗力：钢衬可提供的径向单位抗力：以上各式中，k为围岩的弹性抗力系数，mpa/m；s'为隧洞围岩的径向变形，m；e
m
为岩体变形模量，mpa；μ为岩体泊松比，r为隧洞半径，m；e
s2
为平面应变问题的钢材弹性模量，mpa；σ
θ
为钢衬的环向正应力，mpa；δ为围岩与结构之间的累计缝隙值，m；e
s
为钢材的弹性模量，mpa；t为钢衬的构造厚度。3.根据权利要求2所述的一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据目标储气洞室的内外压平衡，目标储气洞室的最大储气压力表达式为：其中，p
rock
和p
steel
分别表示围岩与钢衬联合抵抗储气内压p
max
情况下各自分摊的荷载；素混凝土衬砌在较高的内压作用下，混凝土极易受拉开裂并散失承载能力，故不考虑衬砌分担的径向抗力p
concrete
，其主要起到传递内载的作用，相应的p
concrete
≈0；由于钢衬的环向正应力σ
θ
不超过钢材的容许应力[σ]，σ
θ
≤[σ]；最后求得最大储气压力为：其中，γ
s
为钢材的泊松比。4.根据权利要求3所述的一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据浅埋地下储气洞室的设计原则，钢衬厚度的设置仅需要满足构造要求，虽其理论上也可承担一部分内压荷载，但对于储气洞室5～30mpa的高内压而言是很小的，可考虑作为钢衬结构的安全裕度；令钢衬厚度t＝0，取钢衬的环向正应力σ
θ
为钢材的容许应力[σ]，即σ
θ
＝[σ]，则可推导出在最大储气压力p
max
作用下，目标储气洞室完全由围岩承载的临界岩体变形模量e
m-critical
计算公式：计算公式：上式中，e
m-critical
为临界岩体变形模量，mpa；p
max
为储气洞室最大内压，mpa；μ为围岩泊松比；[σ]为钢材的容许应力，mpa；e
s
为钢材的弹性模量，mpa；γ
s
为钢材的泊松比；δ为隧洞
围岩与结构之间的累计缝隙值，m；r为隧洞的衬后半径，m。5.根据权利要求4所述的一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法，其特征在于，所述s4中，根据目标储气洞室需求的最大储气压力p
max
与目标储气洞室的临界岩体变形模量e
m-critical
的相关性计算表达式：的相关性计算表达式：并针对多种典型的钢衬材质属性，可绘制浅埋地下储气工程建设的“可行性判据”分区图谱。6.根据权利要求3所述的一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法，其特征在于，所述s4中，根据目标储气洞室需求的最大储气压力p
max
与目标储气洞室的岩体变形模量e
m
的相关性计算表达式：并针对多种典型的钢衬材质属性，可绘制不同岩体条件下的推荐最大储气压力表格。

技术总结
本发明公开了一种浅埋地下储气洞室临界岩体变形模量与最大储气压力的确定方法。从浅埋地下储气洞室“由围岩承担全部内压荷载，钢衬只作为气密性结构，混凝土起传递荷载和分配变形的作用”的基本设计理念出发，结合弹性力学和圆形隧洞围岩抗力理论，建立极限储气压力与岩体变形模量之间的函数关系，提出浅埋地下储气洞室满足最大运行内压P


技术研发人员：刘宁 张春生 周勇 陈平志 陈祥荣 徐江涛 鲍世虎 张洋 韩月 张晓艳 马建力
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.11.01
技术公布日：2023/2/3