【Ziel】Die Komprimierte Luft Energiespeicherung (CAES) Technologie ist eine der Schlüsseltechnologien zur Glättung von schwankenden erneuerbaren Energien und zur Unterstützung der Erreichung der "Doppel-Kohlenstoff"-Ziele. Die thermisch-mechanische Kopplungsreaktion und Langzeitstabilität des unterirdischen Speichers bei häufigen Lade- und Entladezyklen sind ein sicherheitsrelevanter Fokus. 【Methode】Basierend auf dem 30.000 m³ Gaslagerprojekt im Landkreis Zhangbei wurde ein thermisch-mechanisch-Schadens-Mehrfeld-Kopplungsmodell entwickelt. Dieses Modell auf der COMSOL Multiphysics Plattform berücksichtigt das nichtideale thermodynamische Verhalten von Hochdruckluft, die schädigungsbasierte Weichung von Beton auf Grundlage der Bruchenergie, den Verstärkungseffekt der Bewehrung und die mechanische Reduzierung der beschädigten Gebirgszone (EDZ). Das Modell simuliert systematisch den Betriebszustand der Kammer unter einem typischen Zyklus von 8h Aufladung – 4h Druckhaltung – 4h Entladung – 8h Druckhaltung. 【Ergebnisse】Ergebnisse zeigen starke Temperaturschwankungen in der Kammer (-30,68 bis 70,18 ℃), das Entstehen von Rissen im Betonauskleidung bei niedrigem Innendruck (ca. 1,9 MPa), die bei steigendem Druck schließlich eine gleichmäßig verteilte ringförmige Anordnung bilden; Spannungskonzentration in der Bewehrung an den Rissstellen, die effektiv Zugspannungen aufnimmt und eine synergistische Wirkung mit dem Beton erzielt; das umliegende Gestein trägt etwa 97,7 % des Innendrucks, dessen Steifigkeit die Auskleidungsspannungen und die Konvergenzverformung der Kammer signifikant beeinflusst; die plastische Gesteinszone entwickelt sich während der Aufladephase deutlich an der oberen und unteren Kammerwand und zeigt irreversible Verformungen. 【Schlussfolgerung】Die Studie offenbart den synergistischen Arbeitsmechanismus und die Schadensentwicklung der Verbundstruktur aus Stahl, Stahlbeton und Gebirge unter zyklischer Belastung und bietet eine theoretische Basis für die Optimierung der Konstruktion und Sicherheitsbewertung von CAES-Hohlräumen.

Komprimierte Luft Energiespeicherung;Auskleidungskammer;Thermo-mechanische Kopplung;Schadensentwicklung;Betonrissbildung