(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210625683.4 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 中国电力工程顾问集团华 东电力设 计院有限公司 地址 200063 上海市普陀区武宁路409号 (72)发明人 李志国　陈昌斌　邓立立　陈亮　 王庶懋　吴建勋　 (74)专利代理 机构 常州佰业腾飞专利代理事务 所(普通合伙) 32231 专利代理师 陈红桥 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 压气蓄能 电站地下储气库硐室初期支护的 稳定性判别方法 (57)摘要 本发明提供一种压气蓄能 电站地下储气库 硐室初期支护的稳定性判别方法， 所述方法包 括： 考虑地下储气库硐室的亲水性围岩的膨胀力 和软化性， 绘制增湿过程中围岩响应曲线； 获取 地下储气库硐室的支护参数， 计算并绘制支护结 构特征曲线； 联立围岩响应曲线与支护特征曲 线， 确定两个曲线的交点处的坐标， 根据交点处 的坐标获取亲水性围岩与支护平衡时的平衡支 护力； 根据平衡支护力和极限支护力计算地下储 气库硐室的安全系数； 根据安全系数判断硐室的 稳定状态。 本发明在围岩 ‑支护作用关系 中充分 考虑围岩的膨胀力、 软化性和支护力效果， 并以 安全系数作为地下储气库硐室的稳定性指标， 适 用于复杂围岩特征的地下硐室稳定性评价， 判别 方法准确、 高效。 权利要求书3页 说明书10页 附图3页 CN 115203780 A 2022.10.18 CN 115203780 A 1.一种压气蓄能电站地下储气库硐室初期支护的稳定性判别方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 结合地下储气库硐室的亲水性围岩的膨胀力和软化性， 计算围岩的临空面处的径向位 移与支护 力之间的数 学关系， 并绘制增湿过程中围岩响应曲线； 获取地下储气库硐室的支护参数， 根据所述支护参数计算并绘制支护结构特 征曲线； 联立所述围岩响应曲线与 所述支护特征曲线， 确定所述围岩响应曲线与所述支护特征 曲线的交点处的坐标， 根据所述交点处的坐标获取亲水性围岩与支护平衡时的平衡支护 力； 根据所述平衡支护 力和组合支护结构的极限支护 力计算地下储气库硐室的安全系数； 根据所述 安全系数判断所述 地下储气库硐室的稳定状态。 2.根据权利要求1所述的压气蓄能电站地下储气库硐室初期支护的稳定性判别方法， 其特征在于， 具体根据以下公式计算围岩的临 空面径向位移与支护 力间的数 学关系： 式中， R0为硐室半径， P0为地应力， Ps为支护力， RP为围岩塑性变形区域， uR0是围岩临空 面处的径向位移， c是围岩粘聚力， φ是围岩内摩擦角， E是围岩弹性模量， ν是围岩泊松比， Psep是围岩弹 塑性交界处的径向应力， Psw是围岩膨胀力， P0为地应力； 其中， Psep＝(P0+Psw)(1‑sinφ)‑ccosφ； lg c＝a1w+a2； φ＝a3w+a4； 式中， w是膨胀力为Psw时围岩的含水率， w0和w1分别是围岩初始含水率和饱和最终含水 率， Pmax为围岩最终含水率 w1对应的膨胀力， a1、 a2、 a3和a4分别是第一至第四系数。 3.根据权利要求1所述的压气蓄能电站地下储气库硐室初期支护的稳定性判别方法， 其特征在于， 根据所述支护参数计算并绘制支护结构特 征曲线， 具体包括： 根据围岩的支护单元特征方程计算围岩组合支护结构中各支护单元支护力， 所述支护 单元支护力包括： 喷射混凝 土最大支护 力和锚杆最大支护 力； 根据各支护单 元支护力获取组合支护结构的极限支护 力和极限变形； 根据所述组合支护结构的极限支护 力和极限变形获取组合支护结构的整体刚度； 计算支护起始位置处 临空面位移； 根据所述极限支护力、 所述整体刚度和所述支护起始位置处临空面位移绘制支护特征 曲线。 4.根据权利要求1所述的压气蓄能电站地下储气库硐室初期支护的稳定性判别方法， 其特征在于， 具体根据以下公式计算所述 地下储气库硐室的安全系数：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203780 A 2其中， Fs为所述安全系数， Pcom,lim为所述极限支护 力， Peq为所述平衡支护 力。 5.根据权利要求1所述的压气蓄能电站地下储气库硐室初期支护的稳定性判别方法， 其特征在于， 根据所述 安全系数判断所述 地下储气库硐室的稳定状态， 具体包括： 判断所述 安全系数 是否大于1； 如果所述 安全系数 大于1， 则判断所述 地下储气库硐室处于稳定状态； 如果所述 安全系数小于或者 等于1， 则判断所述 地下储气库硐室处于非稳定状态。 6.一种压气蓄能电站地下储气库硐室初期支护的稳定性判别装置， 其特 征在于， 包括： 第一绘制模块， 所述第 一绘制模块用于结合地下储气库硐室的亲水性围岩的膨胀力和 软化性， 计算围岩的临空面处的径向位移与支护力 之间的数学关系， 并绘制增湿过程中围 岩响应曲线； 第二绘制模块， 所述第二绘制模块用于获取地下储气库硐室的支护参数， 根据所述支 护参数计算并绘制支护结构特 征曲线； 获取模块， 所述获取模块用于联立所述围岩响应曲线与所述支护特征曲线， 确定所述 围岩响应曲线与所述支护特征曲线的交点处的坐标， 根据所述交点处的坐标获取亲水性围 岩与支护平衡时的平衡支护 力； 计算模块， 所述计算模块用于根据 所述平衡支护力和组合支护结构的的极限支护力计 算地下储气库硐室的安全系数； 判断模块， 所述判断模块用于根据所述安全系数判断所述地下储气库硐室的稳定状 态。 7.根据权利要求6所述的压气蓄能电站地下储气库硐室初期支护的稳定性判别装置， 其特征在于， 所述第一绘制模块具体根据以下公式计算围岩的临空面径向位移与支护力间 的数学关系： 式中， R0为硐室半径， P0为地应力， Ps为支护力， RP为围岩塑性变形区域， uR0是围岩临空 面处的径向位移， c是围岩粘聚力， φ是围岩内摩擦角， E是围岩弹性模量， ν是围岩泊松比， Psep是围岩弹 塑性交界处的径向应力， Psw是围岩膨胀力， P0为地应力； 其中， Psep＝(P0+Psw)(1‑sinφ)‑ccosφ； lg c＝a1w+a2； φ＝a3w+a4； 式中， w是膨胀力为Psw时围岩的含水率， w0和w1分别是围岩初始含水率和饱和最终含水权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203780 A 3