JP4392571B2

JP4392571B2 - High pressure energy storage facility in bedrock

Info

Publication number: JP4392571B2
Application number: JP2000172995A
Authority: JP
Inventors: 幸男矢部; 雅宏征矢; 直紀大槻
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: JP2001348897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートプラグの長さを制限し、コンクリートの鉄筋構造を排除した岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我が国では、エネルギー貯蔵の必要性から高圧ガスや高圧液体を地上に建設した球形や円筒状の高圧タンクに貯蔵せずに地下の岩盤に貯蔵するためと、施設を設置する地域の減少や環境問題を解決するためにも、岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設が必要になっている。
【０００３】
特に、夜間に於ける余剰電力を貯蔵することによって、昼間の電力供給に振り向ける施設の一環として、夜間電力によって、空気等の気体や液体を地下の岩盤内に構築した貯蔵タンクに高圧で貯蔵しておき、電力需要のピーク時等にこれらを払い出すことで、発電機を運転して電力を供給する方式が注目されている。
【０００４】
高圧気体や液体のエネルギー貯蔵は、岩盤内に空洞を形成して空洞周辺の地下水圧によって高圧気体を貯蔵する方式も検討されたが、貯蔵する気体の内圧と地下水圧をバランスさせるためには１０００ｍ以上の深度に空洞を形成する必要があることと地下水の浸出対策等から、岩盤内に形成した空洞内に気密性を有する貯蔵タンクを構築して貯蔵する、気体や液体の内圧を周辺の岩盤で支持する方式の大規模な岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設によって行われている。
高圧の空気、ガス等を岩盤内に貯蔵する施設５０は、図１０に示すように岩盤内に高圧エネルギー貯蔵施設５１を築造しており、貯槽を築造する際に構築した地上施設５２から岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設５１に連絡しているアクセストンネル５３を、貯槽築造後に塞ぐためにコンクリート製のプラグ５４を設置している。
【０００５】
コンクリートプラグ５４は、図１１に示すように構成しており、貯蔵内圧５５による滑動をコンクリートプラグ５４と岩盤５６のせん断抵抗５７で受け持つために、中央部５８を膨大させて長い傾斜面５９を形成しており、中心部に受け払い用のマンホール６０を内蔵した洋梨形状を採用していることで、次のような問題点を抱えている。
【０００６】
▲１▼ 貯蔵内圧の大きさ、コンクリートプラグを設置する位置の岩盤状態にもよるが、コンクリートプラグは非常に長く、使用するコンクリート量も多大になる。
【０００７】
▲２▼ コンクリートプラグに、岩盤のせん断抵抗によって発生する引張応力が作用するために、鉄筋コンクリート構造もコンクリートプラグの軸、半径及び円周の３方向に対しての鉄筋が必要になり複雑な配筋になる。
【０００８】
▲３▼ コンクリートプラグにマンホールを設置する必要があるために、鉄筋組み立て、マンホールの設置、コンクリートの打設等の困難な施工が多くなり、工期の長期化が避けられない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の問題点に鑑みてこれを解決するために考案されたものであり、コンクリートプラグの長さを短縮してコンクリート量を削減し、引張応力の作用を回避することで鉄筋の使用を排除して、コンクリートプラグの滑動に対して安全確実な構造から成る岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設を提供している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明である岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、アクセストンネルを塞ぐために内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグにおいて、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルから構成され、前記コンクリートプラグが、周面を岩盤と縁切りして構成され、コンクリートプラグに作用する貯蔵内圧による滑動力を周辺岩盤のせん断抵抗で受けずに相対する岩盤面への圧縮力として対応することで、コンクリート構造を鉄筋のない簡潔なものにしている。
【００１１】
また、コンクリートプラグからのせん断力が岩盤に殆ど伝達されないのでコンクリートプラグの躯体に引張応力の発生が無くなり、上記機能をさらに増進している。
【００１２】
請求項２に記載の発明である岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、アクセストンネルを塞ぐために、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグであって、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、該コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルとから構成され、コンクリートプラグの周面に、縁切りされた金属板を配置して構成されることを特徴としており、貯蔵内圧の作用が３軸圧縮状態を形成することでコンクリートプラグの躯体に無筋コンクリートの採用を可能にして、上記機能をさらに増進している。
【００１６】
請求項３に記載の発明である岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、アクセストンネルを塞ぐために、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグであって、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、該コンクリートプラグの滑動方向と９０度の交角を持って配置されるアクセストンネルとから構成されており、貯槽本体施工時における施工機械、器材の搬入等の条件を最小限に満たしながら、貯槽内圧に相対する岩盤面を構成する拡幅工事を容易にしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、基本的に、アクセストンネルを塞ぐために内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置され、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルから構成されている。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜４は、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の実施の形態を説明するための断面図と部分詳細図である。図１は、図２の（１）−（１）矢視による平断面図、図２は、図１の（２）−（２）矢視による縦断面図であり、図３は、図１の（３）−（３）矢視によるコンクリートプラグの断面図である。そして、図４は、図３ａ部の拡大詳細図である。
【００１９】
各図面が示すように、岩盤１内に構築されている貯槽２の側面には、これに結合して地上施設からのアクセストンネル３が構築されている。本実施の形態では、アクセストンネル３は、貯槽２に結合する端部４において交角９０度の曲線形状に形成されている。
【００２０】
尚、貯槽２の形状については、本発明が目的にしているコンクリートプラグの構造に関係しないものであるから、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、サイロ型、トンネル型等の各種貯槽に適用可能である。
【００２１】
端部４の交角部分はアクセストンネル形成後に拡幅されており、貯槽２の壁面５と直交して形成される拡幅壁面６とアクセストンネル３の接線方向に拡幅されて貯槽２の壁面５と平行な拡幅壁面７とが形成されている。
【００２２】
コンクリートプラグ１０は、貯槽２の壁面５に開放して一端８を形成しており、拡幅して形成された拡幅壁面７に密に接合させて他端９を形成している。又、拡幅壁面６とアクセストンネル３の部分にはコンクリートプラグ１０の周面１１が形成されている。
【００２３】
コンクリートプラグ１０には、中央部分に受払用のマンホール１２が配置されており、マンホール１２の一端１３は貯槽２に対して開口している。マンホール１２の他端１４は、アクセストンネル３に臨んで開口するものであるが、本実施の形態では、コンクリートプラグ１０の長手方向でアクセストンネル３側に露出している周面１１の適切な位置に形成されている開放穴１５に開口することでアクセストンネル３に臨んでいる。
【００２４】
貯槽２に高圧エネルギーが保管された場合には、貯槽２の壁面５に発生する貯蔵内圧１６によって、コンクリートプラグ１０にも同様の圧力が加えられる。この圧力に対して、従来のコンクリートプラグでは、コンクリートプラグの周面と岩盤とのせん断応力で対処していたが、本発明では上記の構成によって、この貯蔵内圧１６をこれに相対している拡幅壁面７において受け持っている。
【００２５】
このことから、コンクリートプラグ１０の躯体に加えられる応力は、引張応力ではなく全て圧縮応力である。加えて、コンクリートプラグの躯体に加えられる圧縮力は、コンクリートプラグ１０の３軸方向に全て圧縮力として伝達され、この押圧力は、全てにおいて周辺の岩盤によって受け持たれるものであるから、コンクリートプラグのコンクリート構造は、無筋コンクリートでも充分な強度を保持できることになる。
【００２６】
図３、４は、以上の根拠から構築されたコンクリートプラグを断面図によって詳細に示している。
【００２７】
即ち、本実施の形態では、コンクリートプラグ１０を施工するに当たって、岩盤掘削面の強度と平滑性を確保するために、岩盤１の各壁面に吹付けコンクリート１７を施工している。そして、吹付けコンクリート１７の表面に縁切材１８を貼着してからコンクリートプラグ１０を施工することで、コンクリートプラグ１０と岩盤１との間にせん断応力を殆ど発生させないようにしている。
【００２８】
そして、コンクリートプラグの躯体には、図示のようにコンクリートプラグ自体のひび割れを防止するためにひび割れ防止鉄筋１９を配筋するのみで、コンクリートプラグを補強するための配筋は全く施されていない。
【００２９】
図５〜８は、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設における他の実施形態を説明するための断面図と部分詳細図である。
【００３０】
図５は、図６の（５）−（５）矢視による平断面図、図６は、図５の（６）−（６）矢視による縦断面図であり、図７は、図５の（７）−（７）矢視によるコンクリートプラグの断面図である。そして、図８は、図７ａ部の拡大詳細図である。
【００３１】
各図面が示すように、岩盤１内に構築されている貯槽２と、これに結合されて地上施設からのアクセストンネル３が構築され、アクセストンネル３が端部４において交角９０度の曲線形状に形成されている点と、端部４の交角部分がアクセストンネル形成後に拡幅されて、貯槽２の壁面５と直交して形成される拡幅壁面６と貯槽２の壁面５と平行な拡幅壁面７とが形成されている点は、上記実施の形態と同様である。
【００３２】
コンクリートプラグ２０は、拡幅後のアクセストンネル３に設置した円筒形状の鉄板２１中にコンクリートを流込んだ無筋コンクリート２２として構成している。鉄板２１としては、水力発電所の内張管に類似した構造等も考えられるが、材質的には通常の鉄板で充分である。
【００３３】
コンクリートプラグ２０は、貯槽２の壁面５に開放して一端を形成しており、拡幅して形成された拡幅壁面７に密に接合させて他端を形成している。又、拡幅壁面６とアクセストンネル３の部分にはコンクリートプラグ２０の周面２３が形成されている。
【００３４】
コンクリートプラグ２０には、中央部分に受払用のマンホール２４が配置されており、マンホール２４の一端２５は貯槽２に対して開口している。無筋コンクリート２２中に内蔵されたマンホール２４の他端２６は、途中から曲線状に形成しており、コンクリートプラグ１０の長手方向でアクセストンネル３側に露出している周面２３の適切な位置に開口することでアクセストンネル３に臨んでいる。
【００３５】
尚、本実施の形態におけるマンホール２４の形状は、これに限定されるものでなく、上記実施の形態と同様にマンホール２４の曲線形状を回避して、コンクリートプラグ２０の長手方向でアクセストンネル３側に露出している周面２３の適切な位置に開放穴を形成することで、その開放穴に直線部を開口させることでアクセストンネル３に臨ませることもできる。
【００３６】
本実施の形態の場合も、貯槽２に高圧エネルギーが保管された場合には、貯槽２の壁面５に発生する貯蔵内圧１６によって、コンクリートプラグ２０に同様の圧力が加えられるが、貯蔵内圧１６に相対している拡幅壁面７において、これを受け持っている。
【００３７】
従って、鉄板２１で周辺を保持された無筋コンクリート２２は３軸圧縮状態にに成ることで高耐力を発揮すると共に、その押圧力は、鉄板２１を介しながら周辺の岩盤によって受け持たれるものであり、コンクリートプラグ２０は、無筋コンクリートでも充分な強度を保持できる。
【００３８】
図７、８は、構築されたコンクリートプラグ２０を断面図によって詳細に示している。
【００３９】
本実施の形態では、コンクリートプラグ２０を施工するに当たって、岩盤１の各壁面に吹付けコンクリート１７を施工している。そして、吹付けコンクリート１７と構築されたコンクリートプラグ２０との間には、裏込コンクリート２７が充填されており、相互間を密接に結合することで応力の伝達を円滑にしている。前述のように、コンクリートプラグ２０は、円筒形の鉄板２１中にコンクリートを流込んだ無筋コンクリート２２として構成しているが、鉄板２１の内側にはアスファルト等の縁切材２８を貼着してから無筋コンクリート２２を施工しており、貯蔵内圧１６を受ける無筋コンクリート２２と鉄板２１との間にせん断応力を殆ど発生させないようにしている。
【００４０】
以上のように、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置され、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するものであるから、コンクリートプラグに作用する貯蔵内圧による滑動力を、周辺岩盤のせん断抵抗で受けることなく、相対する岩盤面への圧縮力として対応することで、コンクリートプラグのコンクリート構造を鉄筋のない簡潔なものにしている。
【００４１】
次に、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法について説明する。
【００４２】
本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法は、貯槽に臨むアクセストンネルの端部を貯槽にほぼ９０度の交角を持たせて掘削してから、アクセストンネルの端部を拡幅して貯槽内圧に相対する岩盤面を形成するものであり、しかる後に、アクセストンネルの端部と拡幅岩盤面とに貯蔵内圧による滑動力を受け持たせてコンクリートプラグを施工している。
【００４３】
図９は、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法を、各工程に沿って説明するために示す施工平断面図である。
【００４４】
図９（ａ）は、貯槽本体を施工するために構築するアクセストンネルの断平面図であり、貯槽２と接合するアクセストンネル３の端部４は、図示のように貯槽内圧と交角（Ｗ）の方向に掘削されており、本実施の形態では交角（Ｗ）を９０度の円弧形状に形成させている。
【００４５】
平面線形を従来の直線形でなく曲線形にするのは、本発明の目的であるコンクリートプラグを貯蔵内圧と相対する岩盤面で受け持たす拡幅施工を容易にするためである。従って、交角（Ｗ）は、９０度を最善にして諸般の条件を勘案して任意の角度に設定しており、円弧半径（Ｒ）は、貯槽本体を施工する際に施工機械、器材の搬入等で決められる諸条件を満足させる最小値に設定されている。
【００４６】
貯槽２の本体施工が完了すると、アクセストンネル３の端部４は造築するコンクリートプラグの構造に併せて、図９（ｂ）のように円弧部２７を拡幅している。本実施の形態では、拡幅施工が円弧部２７の接線方向に沿って直線上に推進されており、貯槽２の壁面５と直交して形成される拡幅壁面６と、貯槽２の壁面５と平行に形成される拡幅壁面７とが形成されている。拡幅後の掘削壁面にはモルタルを吹き付けて吹付けコンクリート１７を形成している。
【００４７】
コンクリートプラグの造築は、上記実施の形態で示したコンクリートプラグのそれぞれの形態によって異なってくるが、図９（ｃ）には、上記した他の実施の形態で説明したコンクリートプラグ２０の例を示している。
【００４８】
コンクリートプラグ２０の造築は、拡幅後のアクセストンネル３内に円筒形状の鉄板２１を設置してから、鉄板２１の内部にマンホール２４を据え付けて行われる。次いで、鉄板２１の内面にアスファルト等を塗布してコンクリートとの縁切材２８を設置してから、鉄板２１の内部に無筋コンクリート２２を打設することでコンクリートプラグ２０を構築している。
【００４９】
コンクリートプラグ２０は、その後にアクセストンネルの壁面との間に裏込コンクリートを打設して造成を完了しているが、以上の工程において、鉄板２１内の無筋コンクリート２２は、貯蔵内圧が作用するコンクリートプラグの端面と反対側になる端面を、貯蔵内圧に相対する拡幅壁面７に密着させている。
【００５０】
以上のように、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法は、貯槽本体施工時における施工機械、器材の搬入等の条件を最小限に満たしながら、貯槽内圧に相対する岩盤面を構成する拡幅工事を容易にすると共に、貯蔵内圧による滑動力を貯槽内圧に相対する岩盤面で直接的に受け持たせながら、内蔵するマンホールをアクセストンネルに臨ませるコンクリートプラグの施工を確実にしている。
【００５１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設とその施工方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルから構成されているので、コンクリートプラグに作用する貯蔵内圧による滑動力を周辺岩盤のせん断抵抗で受けずに相対する岩盤面への圧縮力として直接対応することで、以下の効能を発揮させて安全性の向上とコスト低減、工期短縮を図る効果を奏している。
（１）アクセストンネルの配置を、必要最小半径の交角にしてコンクリートプラグのコンクリート量を低減できる。
（２）コンクリートプラグに引張応力を発生させないので、コンクリート補強配筋を不要にできる。
（３）コンクリートプラグの滑動に安全、確実に対応できる。
【００５３】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、上述の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設において、コンクリートプラグの周面を、岩盤と縁切りして構成することにより、コンクリートプラグからのせん断力が岩盤に殆ど伝達されずにコンクリートプラグには引張応力の発生が無くなり、上記効果をさらに増進する効果を発揮している。
【００５４】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、上述の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設において、コンクリートプラグの周面に、縁切りされた金属板を配置して構成されることにより、貯蔵内圧の作用がコンクリートプラグに３軸圧縮状態を形成して無筋コンクリートの採用を可能にする上記効果をさらに増進する効果を発揮している。
【００５８】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、上述の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設において、アクセストンネルを、コンクリートプラグの滑動方向と９０度の交角を持たせて形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、貯槽本体施工時における施工機械、器材の搬入等の条件を最小限に満たしながら、貯槽内圧に相対する岩盤面を構成する拡幅工事を容易にする効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の平断面図
【図２】図１の（２）−（２）矢視によるコンクリートプラグの縦断面図
【図３】図１の（３）−（３）矢視によるコンクリートプラグの断面図
【図４】図３ａ部の拡大詳細図
【図５】本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の他の実施形態の平断面図
【図６】図５の（６）−（６）矢視によるコンクリートプラグの縦断面図
【図７】図５の（７）−（７）矢視によるコンクリートプラグの断面図
【図８】図７ａ部の拡大詳細図
【図９】本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工工程図
【図１０】従来の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設図
【図１１】従来のコンクリートプラグの断面図
【符号の説明】
１岩盤、２貯槽、３アクセストンネル、
４アクセストンネルの端部、５貯槽の壁面、６、７拡幅壁面、
８、９コンクリートプラグの各端、１０、２０コンクリートプラグ、
１１周面、１２マンホール、１３、１４マンホールの各端、
１５開放穴、１６貯蔵内圧、１７吹付けコンクリート、
１８縁切材、１９ひび割れ防止鉄筋、２１鉄板、
２２無筋コンクリート、２３周面、２４マンホール、
２５、２６マンホールの各端、２７円弧部、２８縁切材
５０施設、５１高圧エネルギー貯蔵施設、５２地上施設、
５３アクセストンネル、５４コンクリートプラグ、５５貯蔵内圧、
５６岩盤、５７せん断抵抗、５８コンクリートプラグの中央部、
５９傾斜面、６０マンホール、[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an in-bed rock high-pressure energy storage facility that limits the length of a concrete plug and eliminates a concrete reinforcing bar structure.
[0002]
[Prior art]
In Japan, due to the necessity of energy storage, high pressure gas and high pressure liquid are not stored in spherical or cylindrical high pressure tanks constructed on the ground, but are stored in underground rocks, and there is a decrease in the area where facilities are installed and environmental problems. In order to solve this problem, a high-pressure energy storage facility in the rock is needed.
[0003]
In particular, as a part of a facility that diverts surplus power at night to direct the supply of power during the daytime, gas and liquids such as air are stored at high pressure in a underground tank built by underground power at night. In addition, a method of operating the generator and supplying power by paying out these at the peak time of power demand has attracted attention.
[0004]
For energy storage of high-pressure gas and liquid, a method of forming a cavity in the rock and storing high-pressure gas by the groundwater pressure around the cavity has been studied, but in order to balance the internal pressure of the stored gas and the groundwater pressure, 1000m Due to the necessity of forming cavities at the above depth and countermeasures against leaching of groundwater, the internal pressure of gas and liquid is stored in the surrounding rocks by building and storing airtight storage tanks in the cavities formed in the rocks. It is carried out by a large-scale rock mass high-pressure energy storage facility supported by
The facility 50 for storing high-pressure air, gas, etc. in the rock mass has a high-pressure energy storage facility 51 built in the rock mass as shown in FIG. 10, and from the ground facility 52 constructed when constructing the storage tank, A concrete plug 54 is installed to block the access tunnel 53 connected to the high-pressure energy storage facility 51 after the storage tank is constructed.
[0005]
The concrete plug 54 is configured as shown in FIG. 11, and the central portion 58 is enlarged to form a long inclined surface 59 so that the sliding due to the storage internal pressure 55 is handled by the shear resistance 57 of the concrete plug 54 and the rock 56. However, the adoption of a pear shape with a built-in manhole 60 in the center has the following problems.
[0006]
(1) Depending on the size of the internal pressure of the storage and the condition of the bedrock where the concrete plug is installed, the concrete plug is very long and the amount of concrete used is large.
[0007]
(2) Because the tensile stress generated by the shear resistance of the rock mass acts on the concrete plug, the reinforced concrete structure also requires a reinforcing bar in the three directions of the axis, radius and circumference of the concrete plug, and complicated reinforcement become.
[0008]
(3) Since it is necessary to install a manhole in the concrete plug, there are many difficult constructions such as rebar assembly, manhole installation, concrete placement, etc., and the construction period is unavoidable.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been devised to solve this problem in view of the above problems. The length of the concrete plug is shortened to reduce the amount of concrete, thereby avoiding the action of tensile stress. The use of high-pressure energy storage facilities in the rock mass, which eliminates the use and has a structure that is safe and secure against the sliding of concrete plugs.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The high-pressure energy storage facility in the rock according to the invention of claim 1 is a concrete plug in the high-pressure energy storage facility in the rock that is installed at the end of the access tunnel with a built-in manhole to close the access tunnel. It is composed of a concrete plug that is installed with the sliding force due to the storage internal pressure on the rock surface opposite to the storage internal pressure, and an access tunnel arranged with an angle of intersection with the sliding direction of the concrete plug. The concrete structure is simplified without any reinforcing bars by supporting the sliding force due to the internal storage pressure acting on the concrete plug as a compressive force to the opposite rock surface without receiving the shear resistance of the surrounding rock. It ’s a good thing.
[0011]
In addition, since the shearing force from the concrete plug is hardly transmitted to the rock mass, the generation of tensile stress is eliminated in the concrete plug frame, further enhancing the above function.
[0012]
The high-pressure energy storage facility in the rock according to claim 2 is a concrete plug in the high-pressure energy storage facility in the rock that is installed at the end of the access tunnel with a built-in manhole in order to close the access tunnel. The concrete plug is composed of a concrete plug that is installed by applying a sliding force due to the storage internal pressure to the rock surface opposite to the storage internal pressure, and an access tunnel that is arranged at an angle of intersection with the sliding direction of the concrete plug. It is characterized in that it is constructed by arranging a metal plate that is edge-cut on the peripheral surface, and it is possible to adopt unreinforced concrete for the concrete plug frame by the action of the internal pressure of the storage forming a triaxial compression state. The above functions are further improved.
[0016]
The high-pressure energy storage facility in the rock according to the invention of claim 3 is a concrete plug in the high-pressure energy storage facility in the rock that is installed at the end of the access tunnel with a built-in manhole in order to close the access tunnel. A concrete plug that is installed with a sliding force caused by the storage internal pressure on the rock surface opposite to the storage internal pressure, and an access tunnel that is disposed at an angle of 90 degrees with the sliding direction of the concrete plug. It is easy to perform widening work to construct the rock surface relative to the internal pressure of the storage tank while minimizing the conditions such as the construction machine and equipment loading during construction of the storage tank body.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The high-pressure energy storage facility in the rock according to the present invention is basically installed in the end of the access tunnel with a built-in manhole to block the access tunnel, and the sliding force by the storage internal pressure is applied to the rock surface opposite to the storage internal pressure. It is composed of a concrete plug that is installed in a controlled manner, and an access tunnel that is arranged at an angle of intersection with the sliding direction of the concrete plug.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0018]
1 to 4 are a cross-sectional view and a partial detail view for explaining an embodiment of a high-pressure energy storage facility in a rock according to the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional plan view taken along arrows (1)-(1) in FIG. 2, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view taken along arrows (2)-(2) in FIG. 1, and FIG. (3)-(3) It is sectional drawing of the concrete plug by an arrow view. FIG. 4 is an enlarged detailed view of FIG.
[0019]
As shown in the drawings, an access tunnel 3 from a ground facility is constructed on the side surface of a storage tank 2 constructed in the rock mass 1 in combination therewith. In the present embodiment, the access tunnel 3 is formed in a curved shape having an intersection angle of 90 degrees at the end portion 4 coupled to the storage tank 2.
[0020]
In addition, since the shape of the storage tank 2 is not related to the structure of the concrete plug targeted by the present invention, the high pressure energy storage facility in the rock according to the present invention is applied to various storage tanks such as silo type and tunnel type. Is possible.
[0021]
The intersecting angle portion of the end portion 4 is widened after the access tunnel is formed. The widened wall surface 6 formed orthogonal to the wall surface 5 of the storage tank 2 and the tangential direction of the access tunnel 3 are widened and parallel to the wall surface 5 of the storage tank 2. A widened wall surface 7 is formed.
[0022]
The concrete plug 10 is open to the wall surface 5 of the storage tank 2 to form one end 8, and is closely joined to the widened wall surface 7 formed to be widened to form the other end 9. A peripheral surface 11 of a concrete plug 10 is formed on the widened wall surface 6 and the access tunnel 3.
[0023]
In the concrete plug 10, a manhole 12 for receiving and paying is disposed in the center portion, and one end 13 of the manhole 12 is open to the storage tank 2. The other end 14 of the manhole 12 opens toward the access tunnel 3, but in this embodiment, an appropriate position of the peripheral surface 11 exposed to the access tunnel 3 side in the longitudinal direction of the concrete plug 10. It faces the access tunnel 3 by opening it in the open hole 15 formed in.
[0024]
When high pressure energy is stored in the storage tank 2, the same pressure is applied to the concrete plug 10 by the storage internal pressure 16 generated on the wall surface 5 of the storage tank 2. In the conventional concrete plug, this pressure is dealt with by the shear stress between the peripheral surface of the concrete plug and the rock, but in the present invention, the storage internal pressure 16 is widened relative to this by the above configuration. The wall 7 is in charge.
[0025]
For this reason, the stress applied to the frame of the concrete plug 10 is not a tensile stress but a compressive stress. In addition, the compressive force applied to the concrete plug frame is all transmitted as compressive forces in the three axial directions of the concrete plug 10, and this pressing force is all handled by the surrounding rock mass. This concrete structure can maintain sufficient strength even with unreinforced concrete.
[0026]
3 and 4 show concrete plugs constructed based on the above-mentioned details in detail by cross-sectional views.
[0027]
That is, in this embodiment, when the concrete plug 10 is constructed, the shot concrete 17 is constructed on each wall surface of the rock mass 1 in order to ensure the strength and smoothness of the rock excavation surface. Then, the edge plug 18 is attached to the surface of the shotcrete 17 and then the concrete plug 10 is applied so that almost no shear stress is generated between the concrete plug 10 and the rock mass 1.
[0028]
Further, as shown in the figure, the concrete plug housing is not provided with any reinforcement for reinforcing the concrete plug, but only a crack preventing reinforcing bar 19 is provided to prevent the concrete plug itself from cracking.
[0029]
5 to 8 are a cross-sectional view and a partial detail view for explaining another embodiment in the rock mass high-pressure energy storage facility according to the present invention.
[0030]
5 is a cross-sectional plan view taken along arrows (5)-(5) in FIG. 6, FIG. 6 is a vertical cross-sectional view taken along arrows (6)-(6) in FIG. 5, and FIG. (7)-(7) It is sectional drawing of the concrete plug by an arrow view. FIG. 8 is an enlarged detail view of FIG.
[0031]
As shown in the drawings, a storage tank 2 constructed in the bedrock 1 and an access tunnel 3 connected to the ground facility are constructed, and the access tunnel 3 has a curved shape with an intersection angle of 90 degrees at the end 4. A widened wall surface 6 that is formed perpendicular to the wall surface 5 of the storage tank 2 and a widened wall surface 7 that is parallel to the wall surface 5 of the storage tank 2. The point that is formed is the same as in the above embodiment.
[0032]
The concrete plug 20 is configured as unreinforced concrete 22 in which concrete is poured into a cylindrical iron plate 21 installed in the access tunnel 3 after widening. As the iron plate 21, a structure similar to the lining pipe of a hydroelectric power plant is conceivable, but a normal iron plate is sufficient in terms of material.
[0033]
The concrete plug 20 is open to the wall surface 5 of the storage tank 2 to form one end, and is closely joined to the widened wall surface 7 formed to be widened to form the other end. A peripheral surface 23 of the concrete plug 20 is formed on the widened wall surface 6 and the access tunnel 3.
[0034]
The concrete plug 20 is provided with a manhole 24 for payment at the center, and one end 25 of the manhole 24 is open to the storage tank 2. The other end 26 of the manhole 24 built in the unreinforced concrete 22 is formed in a curved shape from the middle, and an appropriate position of the peripheral surface 23 exposed to the access tunnel 3 side in the longitudinal direction of the concrete plug 10. It faces the access tunnel 3 by opening it.
[0035]
Note that the shape of the manhole 24 in the present embodiment is not limited to this, and the curved shape of the manhole 24 is avoided as in the above embodiment, and the access plug 3 side in the longitudinal direction of the concrete plug 20 is avoided. By forming an open hole at an appropriate position of the peripheral surface 23 exposed to the open hole, it is possible to face the access tunnel 3 by opening a straight portion in the open hole.
[0036]
Also in the case of the present embodiment, when high-pressure energy is stored in the storage tank 2, the same pressure is applied to the concrete plug 20 by the storage internal pressure 16 generated on the wall surface 5 of the storage tank 2. This is handled in the widened wall surface 7 which is opposed.
[0037]
Therefore, the unreinforced concrete 22 whose periphery is held by the iron plate 21 exhibits a high strength by being in a triaxial compression state, and the pressing force is received by the surrounding rock mass via the iron plate 21. Yes, the concrete plug 20 can maintain sufficient strength even in unreinforced concrete.
[0038]
7 and 8 show the constructed concrete plug 20 in detail by means of a sectional view.
[0039]
In the present embodiment, when the concrete plug 20 is constructed, the shotcrete 17 is constructed on each wall surface of the bedrock 1. And between the shotcrete 17 and the constructed concrete plug 20, the back concrete 27 is filled, and the stress is smoothly transmitted by closely connecting each other. As described above, the concrete plug 20 is configured as unreinforced concrete 22 in which concrete is poured into a cylindrical iron plate 21, but an edge cutting material 28 such as asphalt is attached to the inside of the iron plate 21. After that, the unreinforced concrete 22 is constructed so that almost no shear stress is generated between the unreinforced concrete 22 that receives the stored internal pressure 16 and the iron plate 21.
[0040]
As described above, the high pressure energy storage facility in the rock according to the present invention has a manhole inside and is installed at the end of the storage facility of the access tunnel, and the rock surface opposite to the storage internal pressure receives the sliding force by the storage internal pressure. Therefore, the concrete structure of the concrete plug can be improved by responding as a compressive force to the opposite rock surface without receiving the sliding force due to the stored internal pressure acting on the concrete plug by the shear resistance of the surrounding rock mass. It is concise with no reinforcing bars.
[0041]
Next, the construction method of the high-pressure energy storage facility in the rock according to the present invention will be described.
[0042]
According to the construction method of the high pressure energy storage facility in the rock according to the present invention, the end of the access tunnel facing the storage tank is excavated with an angle of intersection of 90 degrees to the storage tank, and then the end of the access tunnel is widened to increase the internal pressure of the storage tank. After that, concrete plugs are constructed by applying sliding force due to internal pressure of storage to the end of the access tunnel and the widened rock surface.
[0043]
FIG. 9 is a construction plan cross-sectional view for explaining the construction method of the high-pressure energy storage facility in the rock according to the present invention along each step.
[0044]
FIG. 9A is a cross-sectional plan view of an access tunnel constructed to construct the storage tank body, and the end 4 of the access tunnel 3 joined to the storage tank 2 has an internal pressure and an intersection angle (W) as shown in the figure. In this embodiment, the crossing angle (W) is formed in a circular arc shape of 90 degrees.
[0045]
The reason why the planar alignment is made curved instead of the conventional linear shape is to facilitate the widening construction in which the concrete plug, which is the object of the present invention, is held on the rock surface facing the storage internal pressure. Therefore, the intersection angle (W) is set to an arbitrary angle taking into account various conditions with the best 90 degrees, and the arc radius (R) is the loading of construction machines and equipment when constructing the storage tank body. It is set to the minimum value that satisfies the various conditions determined by the above.
[0046]
When the construction of the main body of the storage tank 2 is completed, the end 4 of the access tunnel 3 widens the arc 27 as shown in FIG. 9B in accordance with the structure of the concrete plug to be built. In the present embodiment, the widening construction is propelled linearly along the tangential direction of the arc portion 27, and the widening wall surface 6 formed orthogonal to the wall surface 5 of the storage tank 2, and parallel to the wall surface 5 of the storage tank 2. A widened wall surface 7 is formed. Spray concrete 17 is formed by spraying mortar on the wall surface of the excavation after widening.
[0047]
The construction of the concrete plug differs depending on the form of the concrete plug shown in the above embodiment. FIG. 9C shows an example of the concrete plug 20 described in the other embodiment described above. Show.
[0048]
Construction of the concrete plug 20 is performed by installing a cylindrical iron plate 21 in the access tunnel 3 after widening and then installing a manhole 24 inside the iron plate 21. Next, asphalt or the like is applied to the inner surface of the iron plate 21 to install the edge cutting material 28 with concrete, and then the concrete plug 20 is constructed by placing unreinforced concrete 22 inside the iron plate 21.
[0049]
The concrete plug 20 is subsequently formed by placing back concrete between the wall of the access tunnel, but in the above process, the unreinforced concrete 22 in the iron plate 21 is subjected to storage internal pressure. The end surface opposite to the end surface of the concrete plug to be made is in close contact with the widened wall surface 7 facing the stored internal pressure.
[0050]
As described above, the construction method of the high-pressure energy storage facility in the rock according to the present invention configures the rock surface relative to the internal pressure of the storage tank while satisfying the conditions such as the loading of the construction machine and equipment during the storage tank body construction to the minimum. In addition to facilitating widening work, the construction of concrete plugs that make the built-in manhole face the access tunnel is ensured while the sliding force due to the internal pressure of the storage is directly received by the rock surface facing the internal pressure of the storage tank.
[0051]
As mentioned above, although the present invention has been described in detail based on the embodiment, the high-pressure energy storage facility in the rock mass and the construction method thereof according to the present invention are not limited to the above-described embodiment at all, and the gist of the present invention. Naturally, various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0052]
【The invention's effect】
The high-pressure energy storage facility in a rock according to the present invention includes a concrete plug that is installed by applying a sliding force to the rock surface opposite to the storage internal pressure by the storage internal pressure, and an access tunnel that is arranged with an angle of intersection with the sliding direction of the concrete plug. Therefore, the following effects can be demonstrated safely by directly responding to the compressive force on the opposite rock surface without receiving the sliding force due to the internal storage pressure acting on the concrete plug by the shear resistance of the surrounding rock mass. This has the effect of improving performance, reducing costs, and shortening the construction period.
(1) The concrete amount of the concrete plug can be reduced by arranging the access tunnels at the intersection angle of the necessary minimum radius.
(2) Since no tensile stress is generated in the concrete plug, the concrete reinforcing bar arrangement can be eliminated.
(3) Safe and reliable for sliding concrete plugs.
[0053]
Rock in the high pressure energy storage facility of the present invention is the rock in the high pressure energy storage facility described above, the circumferential surface of the concrete plug, by constructing in rock and edge cutting, shearing force from the concrete plug is almost transmitted to the rock However, the concrete plug is free from the generation of tensile stress and exhibits the effect of further enhancing the above effect.
[0054]
The high-pressure energy storage facility in a rock according to the present invention is the above-described high-pressure energy storage facility in a rock, which is configured by arranging an edged metal plate on the peripheral surface of the concrete plug, so that the action of the storage internal pressure is applied to the concrete plug. The effect of further enhancing the above-described effect that enables the use of unreinforced concrete by forming a triaxial compression state is exhibited.
[0058]
Rock in the high pressure energy storage facility of the present invention is the rock in the high pressure energy storage facility described above, the access tons, channel, so is characterized by formed to have a crossing angle of the sliding direction and 90 degrees in the concrete plugs, the In addition to the effect, it demonstrates the effect of facilitating the widening work that constitutes the rock surface relative to the internal pressure of the storage tank while satisfying the conditions such as the loading of construction machines and equipment at the time of construction of the storage tank body.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional plan view of a high-pressure energy storage facility in a rock mass according to the present invention. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a concrete plug as viewed from (2)-(2) in FIG. -(3) Cross-sectional view of the concrete plug as viewed from the arrow [Fig. 4] Enlarged detail view of Fig. 3a [Fig. 5] Plan sectional view of another embodiment of the high-pressure energy storage facility in rock according to the present invention (6)-(6) Longitudinal sectional view of the concrete plug as viewed from the arrow of FIG. 5 [FIG. 7] Cross sectional view of the concrete plug as viewed from the (7)-(7) arrow of FIG. 5 [FIG. [Fig. 9] Construction process diagram of high-pressure energy storage facility in bedrock according to the present invention [Fig. 10] Diagram of conventional high-pressure energy storage facility in bedrock [Fig. 11] Cross-sectional view of conventional concrete plug [Explanation of symbols]
1 bedrock, 2 storage tank, 3 access tunnel,
4 End of access tunnel, 5 Wall surface of storage tank, 6, 7 Widened wall surface,
8, 9 each end of concrete plug, 10, 20 concrete plug,
11 circumferential surface, 12 manholes, 13, 14 each end of manhole,
15 open hole, 16 storage internal pressure, 17 shotcrete,
18 edge cutting material, 19 crack prevention rebar, 21 iron plate,
22 unreinforced concrete, 23 circumferences, 24 manholes,
25, 26 Each end of a manhole, 27 arc portion, 28 edge cutting material 50 facility, 51 high-pressure energy storage facility, 52 ground facility,
53 access tunnel, 54 concrete plug, 55 storage internal pressure,
56 bedrock, 57 shear resistance, 58 center part of concrete plug,
59 inclined surface, 60 manhole,

Claims

A concrete plug in a rock mass high-pressure energy storage facility installed at the end of the access tunnel storage facility with a built-in manhole to block the access tunnel, and the sliding force due to the storage internal pressure is applied to the rock surface opposite to the storage internal pressure. features and concrete plug borne allowed to installed, is composed of a access tunnel which is arranged with a sliding direction and the intersection angle of the concrete plugs, wherein the concrete plug, the configured peripheral surface with rock and divorce A high-pressure energy storage facility in the rock.

A concrete plug in a rock mass high-pressure energy storage facility installed at the end of the access tunnel storage facility with a built-in manhole to block the access tunnel, and the sliding force due to the storage internal pressure is applied to the rock surface opposite to the storage internal pressure. It is composed of a concrete plug to be installed and an access tunnel disposed at an angle with the sliding direction of the concrete plug, and the concrete plug is composed of a metal plate with a peripheral edge. A high-pressure energy storage facility in bedrock.

A concrete plug in a rock mass high-pressure energy storage facility installed at the end of the access tunnel storage facility with a built-in manhole to block the access tunnel, and the sliding force due to the storage internal pressure is applied to the rock surface opposite to the storage internal pressure. and concrete plug borne not installed, the rock in the high-pressure energy storage facilities, characterized in that made up of an access tunnel which is arranged with the crossing angle of the sliding direction and 90 degrees in the concrete plug.