湖北省云应地区盐岩溶腔型地下能源储库密闭性研究

着眼于我国深部盐岩能源地下储备可行性分析,针对湖北省云应盐矿盐岩层薄、富含不可溶或难溶夹层的沉积特点,开展该地区层状盐岩构造中能源储库密闭性综合研究。其一是层状盐岩体中盐岩–硬石膏界面力学特性室内试验研究,包括直剪试验、间接拉伸试验和界面微观分析试验。结果表明,层状盐岩体中盐岩–硬石膏界面具有较强的黏结力,不是一个弱面,这十分有利于盐岩溶腔的密闭性和稳定性。其二是现场盐岩层钻孔高压压水试验,对盐岩层渗透的规律性、盐岩的封闭性以及围岩的承载能力开展研究。综合层状盐岩室内和现场试验的成果表明:湖北省云应地区层状盐岩构造满足盐岩溶腔型地下能源储库的密闭性要求。

南京江北新区某地下能源站深基坑超长三轴搅拌桩技术实践

以南京江北新区某地下能源站的深基坑工程为例,详细介绍了底部分布有深厚硬质富水砂土层的深基坑,采用38m超长三轴搅拌桩止水帷幕穿过硬质砂层的引孔后“一杆到底”施工工艺,以及施工过程中叠加应用的系列基坑隔水止水加强技术措施。经监测分析,基坑开挖后取得了良好的应用效果。该项目所积累的超长三轴搅拌桩止水施工技术的相关实践经验,可为其他类似项目的施工提供一定的借鉴。

地下能源中心深基坑桩锚支护施工与监测

地下能源中心项目施工过程中,利用桩锚支护施工可预防基坑结构变形,提升项目施工建设稳定性,因此需要对相关问题进行研究。本文首先分析地下能源中心深基坑桩锚支护施工中存在的问题,其次简要阐述施工监测在深基坑桩锚支护施工中的重要作用,最后重点探究提升施工质量与监测能力的有效方法。

瑞典荷兰地下能源与太阳能新能源建筑应用技术(上)

为进一步推动我国的建筑节能工作,全面深入贯彻《民用建筑节能管理规定》,积极开发和大力推广《民用建筑节能管理规定》中鼓励发展地下能源与太阳能新能源技术在建筑中应用,应瑞典OLZI能源咨询集团公司、荷兰荷丰公司、荷兰住房环境部的邀请,由建设部科技司、建设部建筑节能办公室组织了建设部赴瑞典荷兰建筑节能技术考察团,于2001年10月16—31日前往瑞典和荷兰对地下能源与太阳能等新能源在建筑上的应用技术进行考察。 本刊分上下两期刊登此文,希望对业界了解和借鉴国外建筑能源应用的经验有所帮助。

瑞典、荷兰地下能源与太阳能新能源建筑应用技术(下)

上期主要介绍了国外利用海水、湖水、河水和地下含水层进行自然能源存储、提取、输送及建筑节能应用技术,太阳能光伏发电和热利用在建筑中应用技术与管理政策模式,以及瑞典的建筑节能政策目标、计划及其低能耗建筑技术和经验,想必读者已经对国外利用新能源技术有了一定的认识。本期刊登的是文章的下半部分,希望读者对国外一些新能源在建筑中的应用大体上有所认识。

区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构开采浅层地热能评价综述

随着浅层地热能的大规模开发利用,针对地埋管地源热泵和能源地下结构的研究正由单个、单体尺度逐渐转向区域尺度。相较于地埋管地源热泵,能源地下结构占地面积小、成本低,在大规模城市建设及地下空间开发中具有良好的优势。从热物性参数和地下城市热岛效应两方面总结浅层地热能理论潜力现有研究成果,简述浅层地热能的开发形式,重点针对区域尺度地埋管地源热泵与能源地下结构的适应性评价进行系统综述,从适宜性分区、热交换潜力、满足建筑物能源需求效果三方面建立相应的区域尺度能源地下结构评价体系,以我国山东临朐县和德国巴登-符腾堡州地埋管地源热泵及我国南京大学仙林校区能量桩的区域性研究为案例进行深入分析,归纳当前研究中存在的问题,并对区域尺度能源地下结构的下一步研究进行展望。

南京某地下能源站深基坑支护施工技术

为节能降耗和提高能源利用率,越来越多的商业区、写字楼、住宅小区选择建设集中式区域能源站为其供能。为满足大型能源站内大型设备和多专业大尺寸管线的空间布置需求,能源站建筑至少需要9~10 m的净空高度。当能源站建在地下时,这种超高净空地下结构的深基坑支护存在新的问题和挑战。以南京江北新区某地下能源站的深基坑工程为例,从支护设计、基坑施工、监测等方面,总结地下能源站深基坑工程的特点与难点,存在的问题及应对措施,为类似项目的建设提供一定的借鉴。

地下能源储库群容积激光测量方法及现场实验

快速准确地测量大型地下能源储库群容积,不仅是检验工程设计和施工建设成果科学合理性的一种方法,也是能源储运工程的基本要求和油库运行期间动态调控的基础。为了快速精确获取储库群容积和厘米级的高程-容积曲线,研发了基于断面的激光精细测量系统(LSMS),建立了相应的数据处理方法。并成功将其应用到某地下能源储库的容积测量中,获得了厘米级的高程-容积曲线,通过回归计算,获得了容积真值,容积测量精度达到-0.06%,优于规范要求一个数量级。最后,结合全站仪和基站式三维激光扫描仪(TLS)的实验数据,对8个技术指标进行了对比分析,验证了激光精细测量系统及相应的数据处理方法的可行性和正确性。

地下能源储库群激光测量模拟与参数设计

实际的激光测量中往往无法综合考虑激光测量参数的影响,导致激光测量参数设计不合理,测量数据质量不高。该文基于激光测量参数的影响特点,综合考虑多个影响因素,建立了激光测量参数的控制标准和地下能源储库测量参数设计模型,并对具体的测量参数进行了流程设计。结合实际的地下能源储库的工程参数及工程要求,实现了固定式和移动式激光测量方法的测量模拟和参数设计,并采用设计的测量参数进行了地下能源储库的激光测量,得到了较高质量的测量数据。结果表明:激光测量模拟与参数设计方法是一种有效地满足复杂工程应用和测量要求的参数优化设计工具。

废弃矿井改建能源储库的发展现状及方法研究

石油和天然气等战略资源的储备问题一直是国家能源安全的重点。随着“双碳”共识的进一步深化,大量退出煤矿产生。为更好地推进废弃矿井改建地下能源储库,在总结归纳已有工程实例和分类基础上,介绍了国内外利用矿井作为能源地下储库的相关案例;通过对比分析国内废弃矿井地下空间的不同规模,综述了改建地下能源储库的基本标准;根据我国矿井开采方式和岩性特征,总结了不同岩性围岩改建地下能源储库的支护方案,有助于促进废弃矿井空间资源的再利用。

能源地下工程在上海地区的适用性研究

能源地下工程是一种将地源热泵的热交换管布设在地下工程的基坑围护结构中、基础底板下和桩基内的利用地球地温能的新型建筑节能技术。它既继承了地源热泵技术的优点,又弥补了其初期投资高、占用额外地下空间等不足。利用工程类比方法,可判定能源地下工程在我国具有一定适用性。通过进一步分析上海地区土层温度分布特点以及地下工程发展现状与发展前景,研究了能源地下工程在上海地区的适用性。通过研究发现,上海地区完全满足能源地下工程应用的气候条件与工程条件,可大力发展该项前景光明的新型节能技术。

地下水封能源洞库修建技术的发展与应用

21世纪以来,随着我国经济的发展,能源问题日益突出,石油进口量不断攀升,石油对外依存度日益增大,石油及天然气战略储备迫切需要建造大型地下水封储库。调研地下水封能源洞库的国内外发展现状,分析地下水封能源洞库的优势,总结修建地下水封洞库的关键技术,包括洞库的稳定性、水封的可靠性、封塞的密闭性和注浆的可控性。介绍我国地下洞库概况,包括汕头LPG地下水封洞库工程、锦州国家石油储备库工程、惠州国储洞库工程等。地下水封能源洞库作为地下储能的主要方式,可为我国的经济建设和国防事业提供有力支撑,必将在我国得到长足发展。

基于CDIO理念的中外合作办学《能源地下结构》课程实践教学探索

中外合作办学是我国加入WTO开放教育市场的承诺、也是我国高等教育的重要组成部分,随着"一带一路"建设的持续推进,中外合作办学培养复合型国际化人才也逐渐成为其重要职能。结合中外合作办学《能源地下结构》课程教学实际情况,将兴趣(Interest)、创新(Innovation)、责任(Responsibility)和德育(Moral)等因素引入CDIO工程教育模式中,形成基于IIRM-CDIO的教学改革方案;开展教学目标、内容、方法与评价等环节的构思(C)、设计(D)、实施(I)和运行(O)优化,并挖掘新时代思政元素,有效融入能源地下结构专业课程教学实践中。实现以人为本的立德树人目标,为中外合作办学的课程教学改革、新工科和"一流学科"内涵建设和卓越工程师培养提供参考和支撑。

能源地下结构与工程BIM实验室建设与教学实践

建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)作为工程建筑行业的一项新技术,近年来逐渐应用到地下空间开发的可视化、交互式设计与施工中。构建基于BIM技术的能源地下结构与工程虚拟仿真实验室,将其应用于新兴能源地下结构与工程专业分支的实践课程教学,能够满足高等教育新工科建设中的相关培养要求,有助于革新传统教学方式、拓宽学生知识面、提高相关专业人才的综合素质。

盐岩能源地下储备库群风险综合评价与管理体系

利用盐岩洞穴进行能源地下储备是我国能源储备的重点战略部署方向。我国盐岩地层埋深浅,呈层状分布,且夹层较多,地质条件相对复杂,增加储库灾变的可能性,因此建立一套盐岩能源地下储备库群风险综合评价和管理体系尤显重要。根据盐岩地下储库群灾变事故的统计结果,获取了盐岩地下储库的主要风险因子,对库群风险进行了辨识。建立了盐岩地下库群风险评价方法和风险分级标准,通过数值模拟方法对失效概率进行了核算,评价了金坛盐岩库群风险等级,并通过模型试验对结果进行了验证,开发了基于计算机网络技术的盐岩地下库群风险信息管理与评估系统,建立了盐岩能源地下储备库群风险综合评价和管理体系。

能源地下工程在南京地区的适宜性讨论

能源地下工程是结合地下工程结构体系将换热设备埋设在地下结构中的一种新型地源热泵工程,除了具有常规土壤源热泵的特点之外,更解决了投资高、占地面积大的不足。以目前国内最大的能源地下工程——朗诗国际街区所在地南京作为探讨对象,根据对南京土层温度分布的特点以及类比同济大学在上海地区的研究,分析探讨能源地下工程在南京的适用性。分析结果表明,从理论上和实践上来看,南京地区适合能源地下工程的推广。

能源地下连续墙温度应力的离心模型试验研究

为研究能源地下连续墙在换热过程中温度应力的变化及其对结构物的影响,通过离心机模型模拟地下连续墙在砂土地基中的换热过程。在50g的离心加速场内模拟地下连续墙对砂土地基的传热升温,并对砂土地基中的温度场及地下连续墙体应变进行了监测,计算得到墙体所受温度应力。试验结果表明:能源地下连续墙的砂土地基温度场分布与空间有关,温度的差异是能源地下连续墙上温度应力产生的主要原因。随着埋深的增加,模型受到的约束作用越强,其温度应力也越大,即实际中埋深越深的地下连续墙受到的温度应力越大。在温差相近的条件下,地下连续墙开挖侧的温度应力沿埋深方向上的增幅明显大于未开挖侧。

能源地下连续墙的热力学行为模型试验研究

鉴于目前国内外针对能源地下连续墙的热力学行为的研究较少,开展了能源地下连续墙的室内模型试验研究。为了研究不同换热工况以及约束条件对墙体以及墙土接触面热力学行为的影响,设计了三组对照试验。通过对试验过程中读取的温度、应力、应变数据进行分析,探索了地下连续墙在换热过程中的温度场、墙体内的垂向应变以及接触面法向应力的变化规律。对比研究了不同工况下墙内轴向应变以及墙土接触面法向应力数据的差异性,揭示了温升变化和约束变化对这些参数的影响机制以及重要程度。

能源地下结构研究及应用进展

能源地下结构是将热交换管埋设在建筑基础构件和地下结构物中,兼具承载及换热功能的结构形式,在有效节省宝贵且不可逆的地下空间资源的同时,还能充分利用非碳基的连续稳定、安全清洁的地热能资源,这比传统的地源热泵更具优势。系统总结了能源地下结构的概念、优势、国内外研究及应用进展,重点阐述了能源隧道、能源桩(能源锚杆)、能源地下连续墙和能源综合管廊4种目前常见能源地下结构的现状。将地源热泵系统与煤矿巷道等矿区建设相结合,既能够对地热能资源进行综合利用,还可有效解决传统深部采矿掘进作业时的高温热害及寒区煤矿巷道的保温防冻难题,具有环保、低碳、节能、高效的显著优势,是实现绿色矿井建设及碳达峰碳中和目标的有效途径,可产生显著的经济效益、环境效益和社会效益。然而,现有能源地下结构的研究模型均有其适用性和局限性、研究结果与实际工况存在较大偏差、能源地下连续墙和能源综合管廊研究较少等是当前存在的主要问题,对于能源地下结构的研究工作应结合工程实际情况,并尽可能考虑所有因素对结构工程的影响,以期提升研究成果的精度和水平;此外,对煤矿巷道等矿区建设中运用能源地下结构的可行性和前景进行了探讨,在能源地下结构的基础上,进一步综合太阳能、风能等非碳基清洁能源构建复合能源利用系统也是值得尝试的思路;同时,还对能源地下结构在抗(减)震、抗爆和防火等方面的防灾减灾设计给出建议,可为能源地下结构及其在绿色矿井建设方面的研究、应用与发展提供参考。

能源地下结构与工程——助力“双碳”目标,赋能绿色城市

面对全球气候变化和能源可持续发展的需求,2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会上就中国碳达峰、碳中和的目标做出了庄严承诺.随后,在"十四五"规划和"2035远景目标"中也明确提出:推动社会经济发展方式发生深刻变革,向着绿色低碳的方向转型发展.高效开发、利用清洁能源是达成"双碳"目标至关重要的途径.