一种测试储气洞室结构稳定性的实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种测试储气洞室结构稳定性的实验装置及实验方法，包括：洞室模型

【技术实现步骤摘要】
一种测试储气洞室结构稳定性的实验装置及实验方法


[0001]本申请涉及隧道及地下工程
，尤其涉及一种地下储气洞室结构稳定性实验装置及实验方法
。

技术介绍

[0002]大规模储能技术是解决弃风
、
弃光问题，显著提高可再生能源消纳水平，推动主体能源由化石能源向可再生能源更替，实现“碳达峰”和“碳中和”的关键技术
。
其中，压缩空气储能被视为最具发展潜力的物理储能技术，具有规模大
、
成本低
、
寿命长
、
对环境友好等特点，而且涉及冷
、
热
、
电多种能量形式的存储和转化，便于耦合各种热力系统，实现工作方式灵活性的改善以及系统效率的提高
。
[0003]隧道储能是采用地下储气洞室储存高压空气，为了防止隧道内空气渗漏，通常需要在隧道内设置全封闭钢板内衬
。
而洞室内的空气压力可以达到
10MPa
，在如此大的空气压力作用下，储气洞室的钢板内衬将承受巨大的拉应力
。
于是，在现有技术中，为了防止钢板内衬被拉裂，最新提出了通过在钢板上设置波拱，并在波拱内设置橡胶，来提高钢板内衬的变形能力的方案
。
因此，为了验证通过上述方案所制成的储气洞室结构的稳定性，提出一种测试储气洞室结构稳定性的实验装置及实验方法，是本领域中亟需解决的问题
。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种测试储气洞室结构稳定性的实验装置及实验方法，从而可以验证波拱钢内衬作为高压储气洞室的稳定性和可行性
。
[0005]本专利技术的技术方案具体是这样实现的：
[0006]一种测试储气洞室结构稳定性的实验装置，包括：洞室模型
、
加压设备
、
数据采集设备和数据接收设备；
[0007]所述洞室模型包括外钢筒
、
密封的内钢筒和填充体，内钢筒设置在外钢筒的内部，所述内钢筒的两端部的外壁与外钢筒的两端部的内壁之间设置有填充体；
[0008]所述加压设备与内钢筒连接，用于向内钢筒内施加压力；
[0009]所述数据采集设备的输入端分别与内钢筒和外钢筒上的多个预设位置连接，用于采集各个预设位置处的监测数据；数据采集设备的输出端与数据接收设备连接，用于将所采集到的监测数据传输给数据接收设备；
[0010]所述数据接收设备用于对所接收到的监测数据进行分析和
/
或显示
。
[0011]较佳的，所述内钢筒包括：筒身
、
内钢筒端板和橡胶填充条；
[0012]所述筒身包括多个内钢筒环段，多个内钢筒环段沿轴向方向相互连接形成预设长度的筒身；每个内钢筒环段包括多块带有波拱的弧形钢板，多块弧形钢板环向拼接围成一个内钢筒环段；
[0013]所述内钢筒端板的形状与筒身的横截面形状相同，且内钢筒端板分别密封设置在筒身的两端；
[0014]所述橡胶填充条分别沿轴向匹配设置在波拱形成的凹槽内
。
[0015]较佳的，所述筒身两端部的外侧壁上分别环绕设置有钢板环和橡胶环，并位于外钢筒与内钢筒预设间隙中，钢板环和橡胶环的内侧面分别与内钢筒的外侧壁和橡胶填充条的外侧壁抵接，钢板环和橡胶环的外侧面分别与外钢筒的内侧壁抵接，且沿筒身轴向方向，每个钢板环的外端均与筒身的端部齐平，钢板环的内端与橡胶环的外端抵接
。
[0016]较佳的，每个橡胶填充条的两端部均具有倒坡口，倒坡口的外侧设置有填充体
。
[0017]较佳的，所述内钢筒端板的中心位置处设置有通孔，通孔处设置有丝扣
。
[0018]较佳的，所述外钢筒包括筒体和外钢筒端板，其中，所述筒体为钢板卷制焊接而成；所述外钢筒端板分别固定连接在筒体的两端
。
[0019]较佳的，所述洞室模型第一端的填充体内预留有加压管，所述加压管的一端通过丝扣与该端内钢筒端板上的通孔密封连接，加压管的另一端穿出外钢筒端板，并通过连接管线与加压设备连接
。
[0020]较佳的，所述洞室模型第二端的填充体内预留有排气管，所述排气管的第一端设置在内钢筒的内部的顶端，其第二端穿出该端的内钢筒端板上的通孔，并穿出外钢筒的侧壁与外界接通，且所述排气管的第二端设置有球阀
。
[0021]较佳的，所述数据采集设备的输入端通过数据线连接有多个设置于洞室模型的预设位置上的纵向应变片
、
环向应变片和径向位移计
。
[0022]一种测试储气洞室结构稳定性的实验方法，包括如下步骤：
[0023]步骤
A
，根据实际储气洞室的钢板内衬的设计参数，确定洞室模型的内钢筒的相应参数数据；
[0024]步骤
B
，根据内钢筒的参数数据，制作内钢筒，并安装整个测试储气洞室结构稳定性的实验装置；
[0025]步骤
C
，利用加压设备向内钢筒内施加预设的压力值，同时数据采集设备采集洞室模型上相应位置处的监测数据，并将所采集到的监测数据传输给数据接收设备，利用数据接收设备分析和
/
或显示所接收到的监测数据；
[0026]步骤
D
，利用加压设备对内钢筒进行泄压，并再次加压，多次进行加压和泄压实验，分析内钢筒的受力情况和变形情况
。
[0027]如上可见，在本专利技术中的测试储气洞室结构稳定性的实验装置及实验方法中，根据相似理论对实际储气洞室钢板内衬进行缩尺，模拟在反复升压
、
泄压的过程中钢板内衬的受力情况和变形情况，从而可以验证令波拱钢板内衬作为高压储气洞室密封层的稳定性和可行性；进一步地，通过循环加载实验数据，可以通过分析实验测试结果的规律性，判断是否完全实现了设计意图，为波拱设计计算理论和后期制造
、
加工工艺的改进提供参考；还可以收集波拱钢板内衬结构的应力应变等基础技术信息，建立柔性钢板内衬结构技术档案，也为后期工程设计是落地实施提供技术支撑
。
附图说明
[0028]图1为本专利技术实施例中的测试储气洞室结构稳定性的实验装置的结构示意图
。
[0029]图2为本专利技术实施例中的洞室模型的结构示意图
。
[0030]图3为本专利技术实施例中的内钢筒的横断面图
。
[0031]图4为本专利技术实施例中的内钢筒
、
橡胶填充条及外钢筒的连接示意图
。
[0032]图5为本专利技术实施例中的内钢筒端部的纵断面图
。
[0033]图6为本专利技术实施例中的内筒体端板的结构示意图
。
[0034]图7为本专利技术实施例中的环向加强筋的结构示意图
。
[0035]图8为本专利技术实施例中的数据采集设备与内钢筒的连接示意图...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种测试储气洞室结构稳定性的实验装置，其特征在于，包括：洞室模型
、
加压设备
、
数据采集设备和数据接收设备；所述洞室模型包括外钢筒
、
密封的内钢筒和填充体，内钢筒设置在外钢筒的内部，所述内钢筒的两端部的外壁与外钢筒的两端部的内壁之间设置有填充体；所述加压设备与内钢筒连接，用于向内钢筒内施加压力；所述数据采集设备的输入端分别与内钢筒和外钢筒上的多个预设位置连接，用于采集各个预设位置处的监测数据；数据采集设备的输出端与数据接收设备连接，用于将所采集到的监测数据传输给数据接收设备；所述数据接收设备用于对所接收到的监测数据进行分析和
/
或显示
。2.
根据权利要求1所述的测试储气洞室结构稳定性的实验装置，其特征在于，所述内钢筒包括：筒身
、
内钢筒端板和橡胶填充条；所述筒身包括多个内钢筒环段，多个内钢筒环段沿轴向方向相互连接形成预设长度的筒身；每个内钢筒环段包括多块带有波拱的弧形钢板，多块弧形钢板环向拼接围成一个内钢筒环段；所述内钢筒端板的形状与筒身的横截面形状相同，且内钢筒端板分别密封设置在筒身的两端；所述橡胶填充条分别沿轴向匹配设置在波拱形成的凹槽内
。3.
根据权利要求2所述的测试储气洞室结构稳定性的实验装置，其特征在于，所述筒身两端部的外侧壁上分别环绕设置有钢板环和橡胶环，并位于外钢筒与内钢筒预设间隙中，钢板环和橡胶环的内侧面分别与内钢筒的外侧壁和橡胶填充条的外侧壁抵接，钢板环和橡胶环的外侧面分别与外钢筒的内侧壁抵接，且沿筒身轴向方向，每个钢板环的外端均与筒身的端部齐平，钢板环的内端与橡胶环的外端抵接
。4.
根据权利要求1所述的测试储气洞室结构稳定性的实验装置，其特征在于，每个橡胶填充条的两端部均具有倒坡口，倒坡口的外侧设置有填充体
。5.
根据权利要求2所述的测试储气洞室结构稳定性的实验装置，其特征在于，所述内钢筒端板的中心位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕刚，张矿三，董沂鑫，于晨昀，刘建友，郭磊，马福东，巫伟军，徐升桥，李汶京，张冰，丰帆，范司晨，彭斌，
申请(专利权)人：中铁工程设计咨询集团有限公司，
类型：发明
国别省市：