压缩空气储能电站地下硐库安全埋深计算的极限平衡方法

目前,压缩空气储能电站广泛采用人工开挖的地下岩石内衬硐库(LRC)作为储气容器,采用柔性密封的设计理念使得LRC与上覆岩体共同作为承载结构。高内气压作用下,硐库的安全埋深将直接关系到硐库及上覆地层的整体稳定性。基于此,文章建立了考虑摩擦和粘聚作用的锥体破坏模型,定义了起裂角α、岩体破裂角β这两个决定锥体模型极限平衡状态的参数,利用极限平衡方法、被动岩土压力分别推导了关于埋深H、安全系数F_(s)和岩体破裂角β的两个控制方程,采用初值迭代法计算安全埋深/安全系数并开发了计算软件,讨论了关于LRC的安全系数控制标准。通过工程算例对比了刚体圆锥模型、竖直滑面模型与所提方法的计算结果,验证了文章模型的可靠性。针对模型的参数敏感性,分别研究了地应力侧压系数k、岩体重度γ、岩体内摩擦角φ及粘聚力c_(e)对岩体破裂角β、安全埋深H的影响。结果表明:(1)k<1.0时将显著影响H和β,k<2.0时影响程度放缓,2.0<k<3.0基本无明显影响;(2)c_(e)对H和β的影响是重要且复杂的,β随c_(e)增大而增大,H先增后减。