【Цель】Технология сжатого воздушного накопления энергии (CAES) является ключевой для сглаживания колебаний возобновляемых источников энергии и поддержки достижения целей "двойного углерода"; теплово-механический отклик и долговременная стабильность подземных газохранилищ при частых циклах зарядки-выгрузки являются ключевыми для безопасности проекта. 【Метод】На примере газохранилища объемом 30 000 м³ в уезде Чжанбэй создан многопольный численный теплово-механико-поврежденческий модель. Модель, реализованная на платформе COMSOL Multiphysics, учитывает неидеальное термодинамическое поведение высоконапорного воздуха, основанное на энергии разрушения разрушение бетона, армирующий эффект стали и механическое ослабление зоны повреждения горной породы (EDZ), систематически моделирует эксплуатацию пещеры при типичном цикле: 8 ч зарядки - 4 ч выдержки под давлением - 4 ч разрядки - 8 ч выдержки под давлением. 【Результаты】Результаты показывают резкие колебания температуры внутри камеры (-30,68...70,18 ℃), появление трещин в бетонной обделке при низком внутреннем давлении (около 1,9 МПа), которые с повышением давления образуют равномерно расположенные кольцевые трещины; концентрация напряжений в арматуре на участках трещин, эффективно воспринимающей растягивающие напряжения, достигается совместная работа с бетоном; окружающая порода принимает на себя около 97,7% внутреннего давления, её жесткость существенно влияет на напряжения обделки и деформацию камеры; пластическая зона горной породы заметно развивается на верхе и низу камеры во время фазы зарядки, демонстрируя необратимые деформации. 【Вывод】Исследование выявило механизмы совместной работы композитной структуры из стали, армированного бетона и горной породы под циклической нагрузкой и закономерности развития повреждений, что может служить теоретической основой для оптимизации проектирования и безопасности камер CAES.

Сжатое воздушное накопление энергии;Обделка камер;Теплово-механическое взаимодействие;Развитие повреждений;Трещины в бетоне