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隧道建设(中英文) ›› 2026, Vol. 46 ›› Issue (7): 1511-1521.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2026.07.012
李跃远1, 周春恒1, *, 章子华1, 李兴2, 彭奕亮2, 夏才初3, 4
LI Yueyuan1, ZHOU Chunheng1, *, ZHANG Zihua1, LI Xing2, PENG Yiliang2, XIA Caichu3, 4
摘要: 为解决压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)地下硐室由于普通混凝土衬砌开裂导致的柔性密封层陷裂问题,提出高韧性工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)与纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)筋混凝土组成的复合衬砌结构。通过试验研究适用于CAES地下硐室国产聚乙烯醇纤维ECC的力学性能,采用数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)分析ECC的应变分布和破坏特征,获取应力-应变曲线,建立相应的ECC塑性损伤本构模型。在此基础上,建立ECC-FRP筋混凝土复合衬砌CAES地下硐室的有限元模型,对比分析复合衬砌CAES地下硐室与普通混凝土衬砌CAES地下硐室的衬砌应力分布、开裂损伤分布及围岩变形分布,并开展ECC厚度、FRP筋配筋率的参数分析。结果表明: 1)ECC具有良好的变形性能和多缝开裂能力,达到极限应变时的最大裂缝宽度为0.12~0.15 mm,能有效解决柔性密封层陷裂问题。2)在围岩条件较差的情况下,相较于普通混凝土衬砌,ECC-FRP筋混凝土复合衬砌具有更优的变形性能,能减小衬砌应力集中与缩小围岩塑性变形区域,更好地传递硐室内压,从而发挥围岩的承载能力。3)复合衬砌中FRP筋的最大应力随ECC层厚度和FRP筋配筋率的增大而降低,围岩最大变形随ECC层厚度的增大而增大,ECC层最大应力随其厚度的增大呈先减小后增大的趋势,随FRP筋配筋率的增大逐渐降低。