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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (7): 1402-1412.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.07.002
夏才初1,刘少华1, 李兴2, 彭奕亮2, 徐英俊1, 徐晨1
XIA Caichu1, LIU Shaohua1, LI Xing2, PENG Yiliang2, XU Yingjun1, XU Chen1
摘要: 在压气储能人工开挖的地下储气硐室中,围岩是承担高内压气体的主要载体; 在高内压作用下,围岩裂缝的扩展会威胁地下硐室的密封性和安全性。为研究高内压作用下储气硐室围岩裂缝的扩展规律,在经典的弹性断裂相场模型理论框架的基础上,建立非弹性断裂相场法。引入非弹性应变,以非弹性应变能密度函数作为相场损伤演化的驱动力,驱动裂缝的损伤演化。采用非弹性断裂相场法计算不对称缺口试样在拉应力作用下的裂缝扩展过程,并与真实的试验结果进行对比,验证非弹性断裂相场法在计算弹脆性材料裂缝扩展过程中的正确性。自然界中围岩是非均质的,基于Weibull分布函数引入非均质度参数建立储气硐室围岩的非均质分布模型,采用非弹性断裂相场法计算储气硐室围岩裂缝的分布。计算结果表明: 围岩非均质性会对裂缝扩展规律产生重要影响,同等内压条件下,围岩非均质性越强,越容易产生裂缝; 高内压条件下,非均质性强的围岩会产生更多的弥散性裂缝。因此,在压气储能地下储气硐室选址过程中,应选择围岩性质更为均质的地理环境; 在储气硐室的开挖阶段,应对硐室周围围岩进行灌浆处理,以加强硐室围岩强度和均质性,减少裂缝扩展。