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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (7): 1576-1585.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.07.017
徐英俊1, 冯学敏2, 张敬2, 夏才初3, 4, 5, *, 徐晨3, 4, 5, 王升3
XU Yingjun1, FENG Xuemin2, ZHANG Jing2, XIA Caichu3, 4, 5, *, XU Chen3, 4, 5, WANG Sheng3
摘要: 为揭示压气储能硐室封堵结构与围岩相互作用机制,基于Winkler弹性接触模型,建立适用于地下压气储能硐室楔形封堵体的接触力学分析模型。通过对封堵体-围岩相互作用的力学平衡方程进行推导,得到描述封堵体水平位移的一类二阶非线性常微分方程。采用数值边值问题求解方法(MATLAB bvp4c)求得接触压力和位移分布,并在典型工程参数基础上,对边界约束、几何尺寸、材料性质和接触参数开展系统性分析,以揭示封堵体在高内压条件下的关键力学控制因素。研究表明: 1)边界约束条件对封堵体-围岩接触响应分布具有显著影响,自由边界条件下接触压力与接触位移沿轴向逐渐增大;而随着边界约束刚度的提高,其分布特征表现为先增大后减小。2)在几何参数中,斜边倾角θ是控制封堵体接触力学行为的关键因素,封堵体最大凸起半径R0的增大将提升θ,使接触压力与接触位移增大但逐渐趋于稳定,同时可有效减小封堵体水平位移,而封堵体长度L0的增大会降低θ,削弱接触作用强度并导致水平位移增加。3)摩擦因数与围岩抗力系数的增大均可降低接触位移和水平位移,增强封堵体的抗滑稳定性,但其影响程度呈现边际递减特征。4)以控制封堵体水平位移为优化目标,对R0、L0和Lm(左侧封堵体端面至最大凸起面处的水平距离)进行参数优化,在给定参数区间内获得最优组合为R0=12.0 m、L0=10.5 m、Lm=3.8 m。