中国地质大学(武汉)张国华获国家专利权
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龙图腾网获悉中国地质大学(武汉)申请的专利一种储气库围岩弹塑性变形计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120706069B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510803656.5,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种储气库围岩弹塑性变形计算方法是由张国华;马颖川;相月;熊峰;华东杰设计研发完成,并于2025-06-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种储气库围岩弹塑性变形计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种储气库围岩弹塑性变形计算方法,属于压缩空气储能技术领域,解决了现有方法依赖于数值模拟计算时存在计算效率低、参数依赖性强、动态效应忽略的问题,方法包括获取内衬储气库基础参数,构建内衬储气库在充放气过程中的受力模型,基于所述内衬储气库在充放气过程中的受力模型获取充放气过程中围岩的应力路径;基于充放气过程中围岩的应力路径,获取内衬储气库的应力场函数和位移场函数,完成内衬储气库在充放气过程中的受力计算;本发明在保证计算精度和准确度的前提下,避免了数值模拟耗时长、分析计算慢、计算量庞大等问题,计算效率显著提高,在压气储能内衬储气库选址和设计更方便工程技术人员使用。
本发明授权一种储气库围岩弹塑性变形计算方法在权利要求书中公布了:1.一种储气库围岩弹塑性变形计算方法,其特征在于,所述方法包括: 获取内衬储气库基础参数,基于内衬储气库基础参数构建内衬储气库在充放气过程中的受力模型,其中,内衬储气库在充放气过程中的受力模型为: 内衬储气库围岩承受储气内压和地应力共同作用; 加载内衬储气库在充放气过程中的受力模型,基于所述内衬储气库在充放气过程中的受力模型获取充放气过程中围岩的应力路径; 基于充放气过程中围岩的应力路径,获取内衬储气库的应力场函数和位移场函数,完成内衬储气库在充放气过程中的受力计算; 所述内衬储气库充放气过程中围岩的应力路径为:在充放气过程中,内衬储气库的储气内压循环变化; 其中,初始状态下,围岩处于原岩应力状态; 开挖后,储气内压降为0; 在后续充放气过程中,储气内压在最大储气内压和最小储气内压之间循环; 其中,内衬储气库充放气过程中围岩满足MC屈服准则,MC屈服准则表示为: 考虑等向地应力状态,围岩受力轴对称,径向应力和环向应力是最大主应力和最小主应力,是第一主应力,是第三主应力,是黏聚力,是内摩擦角; 所述内衬储气库内压小时,围岩的应力状态满足低压屈服条件,其屈服线方程为: 其中,径向是第三主应力,环向是第一主应力,,屈服时围岩应力状态位于低压屈服线上;若围岩在低压屈服线上加载,则其应力状态在低压屈服线上移动; 所述内衬储气库内压大时,高压屈服线为: 其中,径向是第一主应力,环向是第三主应力,,屈服时围岩应力状态位于高压屈服线上;若围岩在高压屈服线上加载,则其应力状态会在高压屈服线上移动; 所述内衬储气库内压适中时,围岩处于弹性状态,应力为: 其中,围岩应力状态位于低压屈服线和高压屈服线之间,是储气库半径,所述内衬储气库内压小、大、适中通过预设的压力阈值评判; 所述内衬储气库内压发生变化时,应力增量为: 其中,径向应力和环向应力的增量互为相反数,围岩应力沿着垂直于方向移动; 所述内衬储气库在弹性区加卸载时,应力增量为: 所述内衬储气库在弹性区加卸载时,储气内压增量为: 其中,储气内压增量由应力路径上的点的坐标表示,和分别表示第步和第步在处的径向应力; 所述内衬储气库在低压屈服线上加载时,围岩会出现塑性区,塑性区内的应力可结合平衡方程进行求解,平衡方程为: 所述内衬储气库在低压屈服线上加载时,塑性区内的应力为: 其中,和分别为第步的塑性区的径向应力和环向应力,为对应的塑性区半径; 塑性区之外为弹性区,弹性区应力根据叠加原理获得,所述弹性区应力为: 其中,和分别为第步的弹性区的径向应力和环向应力,,分别为第步求出的径向应力和环向应力,为塑性区半径处的径向应力增量; 根据弹性区和塑性区在弹塑性区交界处应力连续条件求解和,和连续求解表示为: 所述内衬储气库在高压屈服线上加载时,围岩会出现塑性区,塑性区内的应力为: 所述第步的应力场为: 所述应力场的递推关系为: 其中,表示第步到第步过程中是否在低压屈服线或高压屈服线上发生塑性加载; 若在低压屈服线上加载,按以下公式取: 若在高压屈服线上加载,按以下公式取: 若是弹性加卸载,则取,。
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