压缩空气储能隧道式硬岩储气硐起裂角与起裂压力二维数值分析

胡港; 芮瑞; 江强强; 王永平; 张文涛

doi:10.16285/j.rsm.2025.0777

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压缩空气储能隧道式硬岩储气硐起裂角与起裂压力二维数值分析

压缩空气储能地下工程专题 | 更新时间：2026-07-06

- 压缩空气储能隧道式硬岩储气硐起裂角与起裂压力二维数值分析
- Fracture initiation angle and pressure in tunnel-excavated hard rock caverns for compressed air energy storage: a 2D numerical analysis
- 岩土力学 2026年47卷第2期页码：549-561
- 作者机构：
  
  1. 武汉理工大学土木工程与建筑学院,湖北,武汉,430070
  2. 中国葛洲坝集团股份有限公司勘测设计院,湖北,武汉,430070
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16285/j.rsm.2025.0777
  中图分类号： TK02;TU45
- 网络首发：2026-02-05，
  
  纸质出版：2026-02-05
- 稿件说明：
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胡港, 芮瑞, 江强强, 等. 压缩空气储能隧道式硬岩储气硐起裂角与起裂压力二维数值分析[J]. 岩土力学, 2026,47(2):549-561.

HU Gang, RUI Rui, JIANG Qiang-qiang, et al. Fracture initiation angle and pressure in tunnel-excavated hard rock caverns for compressed air energy storage: a 2D numerical analysis[J]. 2026, 47(2): 549-561.
胡港, 芮瑞, 江强强, 等. 压缩空气储能隧道式硬岩储气硐起裂角与起裂压力二维数值分析[J]. 岩土力学, 2026,47(2):549-561. DOI： 10.16285/j.rsm.2025.0777.

HU Gang, RUI Rui, JIANG Qiang-qiang, et al. Fracture initiation angle and pressure in tunnel-excavated hard rock caverns for compressed air energy storage: a 2D numerical analysis[J]. 2026, 47(2): 549-561. DOI： 10.16285/j.rsm.2025.0777.

摘要

随着内压逐步增大，隧道式硬岩储气硐围岩将经历硐壁初始起裂、裂缝拓展、储气硐破坏3个过程，初始起裂由硐壁处围岩剪切或拉伸破坏导致，受岩体抗剪强度与拉伸强度控制。利用FLAC2D数值分析软件，基于摩尔-库仑准则，在考虑初始应力场的条件下，对硐壁的起裂点的位置与起裂压力进行了分析。结果表明：当数值模型尺寸的侧向边界间距≥15、下侧边界间距≥10时（为硐径），可以忽略边界对计算结果的影响；围岩的侧压力系数与储气硐埋深对起裂角影响显著，起裂角特征曲线表现为指数曲线型与水平直线型两种型式；侧压系数、埋深、抗剪强度参数（、）、抗拉强度等均对起裂压力有显著影响，起裂压力特征曲线表现为折线型。基于弹性理论解析算法，推导了起裂压力与起裂角的解析计算公式，其中起裂压力的解析公式结果与数值解法吻合较好，由于没有考虑上覆岩体的有限边界条件，解析公式求得的起裂角在= 0.95～1.2时与数值结果存在一定差距。

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