【目的】圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）技術は、再生可能エネルギーの変動を平準化し、『ダブルカーボン』目標の達成を支える重要な技術の一つであり、地下ガス貯蔵庫は頻繁な充放気サイクル下における熱力学的応答と長期安定性が工学的安全の焦点となっている。【方法】張北県の30,000 m³貯蔵庫工事を背景に、熱－力－損傷多物理場結合数値モデルを構築した。このモデルはCOMSOL Multiphysicsプラットフォーム上で、高圧空気の非理想熱力学挙動、破壊エネルギーに基づくコンクリートの損傷軟化、鉄筋の補強効果、および囲岩掘削損傷帯(EDZ)の力学的低減を総合的に考慮し、8時間充気－4時間圧力保持－4時間放気－8時間圧力保持の典型的サイクル下で洞室の動作状態を系統的にシミュレートした。【結果】結果は洞室内の気温が激しく変動（－30.68～70.18℃）し、比較的低い内圧（約1.9 MPa）でもコンクリート覆工に亀裂が生じ、圧力上昇に伴い最終的に環状に等間隔で分布したことを示した。亀裂部では鉄筋に応力集中が発生し、引張応力を有効に負担し、コンクリートとの協働作業を実現した。囲岩は約97.7％の内圧を負担し、その剛性が覆工の応力および洞室収束変形に著しい影響を与え、EDZの剛性向上は荷重伝達経路の最適化を可能にした。充気段階では囲岩の塑性域が洞室の上下部で顕著に発達し、不可逆的変形特性を示した。【結論】本研究は循環荷重下における鋼－鉄筋コンクリート－囲岩複合構造の協調作動メカニズムおよび損傷進展規則を解明し、CAES人造洞室の設計最適化と安全評価の理論的根拠を提供する。

圧縮空気貯蔵;覆工洞室;熱－力学結合;損傷進展;コンクリート亀裂