外水压力作用下CAES储气库密封层失效机理与抗渗性能研究

    Failure mechanism and seepage resistance of sealing layers in CAES caverns subjected to external water pressure

    • 摘要: 在富含地下水地区,地下储气库检修期围岩中裂隙水压力对衬砌密封层形成的外水压力是导致密封层界面潜在失效的关键因素之一,其破坏机制至今尚不明确。为此,本文采用室内抗外压试验和数值模拟方法,对橡胶密封层结构在外水压力作用下的失效机理与抗渗性能开展研究,分析外水压力、界面黏结强度与裂缝宽度对橡胶密封层变形、脱黏过程的影响。研究结果表明:橡胶密封层的临界失效外压约为2.0 MPa,失效过程历经弹性变形、界面渗漏与渗透破坏三个阶段,破坏模式以界面脱黏为主而非材料自身破坏;在储气库尺度下,外水压力导致的脱黏现象呈现“洞腰与洞底率先剥离,继而向洞顶扩展”的渐进演化规律;密封层的界面失效对界面黏结强度与衬砌裂缝宽度具有高度敏感性。总之,橡胶密封结构的设计需在合理确定界面黏结剂的黏结性能基础上,协同洞周排水降压与衬砌严格控裂等措施,以共同保障高水压环境下密封系统的长效安全。

       

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