(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方においてガス密封用不透過性ライニング層（１４）を有するとともに、他方において前記不透過性ライニング層（１４）と外側岩盤壁体（１１）との間にコンクリート層（２７）を有する、裏打ちされた内側貯蔵スペース（１０）を含む、天然ガスまたはその他の流体の貯蔵設備において、前記コンクリート層（２７）のうち前記岩盤壁体（１１）よりも前記不透過性ライニング層（１４）の近くには、前記岩盤壁体（１１）から前記コンクリート層（２７）を通して拡散する大亀裂を小亀裂に分割して、前記不透過性ライニング層（１４）に加えられる剪断応力を当該不透過性ライニング層（１４）の大面積に分布させる亀裂分布制御補強層（２８）が設けられ、また、前記コンクリート層（２７）と前記不透過性ライニング層（１４）との間には、前記不透過性ライニング層（２４）と前記コンクリート層（２７）との間の相対移動を容易にして、前記コンクリート層（２７）中の亀裂の開閉運動によって生じる変形を分散させる非結合性滑り層（２９）が設けられることを特徴とする設備。
【請求項２】
前記岩盤壁体（１１）と、前記亀裂分布制御補強層（２８）が設けられた前記コンクリート層（２７）との間に、多孔性吹付コンクリート層（２６）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の設備。
【請求項３】
前記多孔性吹付コンクリート層（２６）中に排水管（２３）が閉じ込められていることを特徴とする請求項２に記載の設備。
【請求項４】
前記亀裂分布制御補強層（２８）は、溶接メッシュ補強層の形態をなしていることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載の設備。
【請求項５】
前記不透過性ライニング層（１４）の最も近くに配置されるとともに前記亀裂分布制御補強層（２８）を内包するコンクリート層（２７）の少なくとも一部は、高い非多孔度を得るために振動をさせる必要がない自己締固め性コンクリートからなっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の設備。
【請求項６】
前記非結合性滑り層（２９）は、粘性を有する材料からなっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載された種類の、約３〜約２５ＭＰａの高圧でかつ約−３０℃〜約６０℃の温度を持つ天然ガスの貯蔵設備に関するものである。
【０００２】
圧下天然ガスの貯蔵用岩磐空洞は圧力吸収能力に関して幾つかの一般的基準を満たさなければならない。特に貯蔵スペースの上方の岩盤被覆体の上昇すなわち持ち上がりを防止することができなければならず、また現在の圧力を受ける周囲の岩盤の変形を限定して、不透過性ライニング層の伸張限度を超える結果とならないようにしなければならない。さらに、貯蔵スペースの不透過性ライニング層の損傷を防止するため、周囲の岩盤から地下水を排水することができなければならない。このような不透過性ライニング層は、多くの場合、鋼板からなっている。
【０００３】
裏打ち（ライニング）されたガス貯蔵スペースの最重要な部分は不透過性ライニング層（多くの場合は鋼板、しかし若干の場合はプラスチック）、コンクリート層および周囲の岩盤である。これらの各部分はそれぞれ機能を有する。すなわち、不透過性ライニング層はガス密封機能、コンクリートケーシングは圧力伝達機能、また最後に岩盤は圧力吸収機能を有する。同時にこれらの３つの要素は、システムが加圧されたときにその間に複雑な相互作用の問題が生じるが、相互に協働して機能しなければならない。これは実際にサンドイッチ構造が圧力を受けた後においてもその不透過性を保持するために重要なことである。圧力の付加は、コンクリート層中の亀裂と、不透過性ライニング層の変形とを生じる。しかし、この構造は、不透過性ライニング層中の亀裂の展開に抵抗しなければならない。さらに、この構造は、地下水を排水することができるように構成されなければならない。
【０００４】
岩盤空洞内に圧下天然ガスを貯蔵するときには、多くの場合、鋼板の不透過性ライニング層が提案されてきた。この点に関連して、従来、鋼板または鋼シートが用いられてきた。裏打ちされた岩盤空洞に関しては、２０ＭＰａまでの圧力がしばしば用いられていた。
【０００５】
岩盤中への漏れのリスクを低下させるため、ときには不透過性ライニング層と岩盤壁体との間に排水層が配置されてきた。ＷＯ  ９０／０８２４１にはこの種の知られた技術が記載されている。この文献によれば、ガス貯蔵タンクは、波形鋼シート層によって支承された内側鋼板シェルを有する。この波形鋼シート層は、岩盤ボルトによって岩盤壁体に固定されるとともに内側に向いた固定用突起有し、この突起が不透過性ライニング層の取り付け部材として役立ち、これにより、この不透過性ライニング層が波形鋼シート層に対して移動することが防止される。
【０００６】
ＷＯ  ８６／０１５５９は、ガス貯蔵用岩盤空洞を裏打ちするためのさらに他の知られた技術である。不透過性ライニング層として、鋼板からなる内側シェルが用いられ、このシェルが環状連結部材によって包囲されて支承される。これらの連結部材が岩盤壁体および内側の鋼板シェルに対して固着される。内側シェルと岩盤壁体との間に充填材が配置され、この充填材は幾つかの実施の形態においては現場打ち込みコンクリートからなる。
【０００７】
ＥＰ−Ｂ−０  １５３  ５５０に記載された類似の技術は同心鋼壁体からなる大型円筒形貯蔵タンクの建造法に関するものであり、これらの同心鋼壁体の外部の壁体がプレストレストコンクリート壁体に当接し、またこれらの同心壁体の間に絶縁層が配置される。
【０００８】
ＥＰ−Ａ−０  ００５  １３３に記載されたガス貯蔵タンクは、岩盤空洞の立坑内に配置され、この立坑内で自由に直立している。１つの実施の形態において、立坑は、耐水性コンクリートのライニングと、現場打ちコンクリートの床とを有している。
【０００９】
ＥＰ−Ａ−０  ４０１  １５４に開示されたガス貯蔵タンクは、鋼板材料からなる気密性内側壁体と、プレストレストコンクリートからなる応力吸収外側壁体とを有し、外側壁体と内側壁体との間に絶縁層が配置される。
【００１０】
ＷＯ  ８５／０４２１４には特に、ガス貯蔵用の岩盤空洞貯蔵スペースが記載されている。この場合、岩盤壁体にはまず吹付コンクリートからなる水透過層が設けられ、この層は、地下水の排水層として役立ち、また例えばコンクリートおよび鋼板の内側ライニングに対する支承面をなす。
【００１１】
ＷＯ  ８９／０２８６４には、天然ガスの圧下貯蔵用の岩盤貯蔵プールが開示されている。この貯蔵プールの壁体は岩盤壁体に隣接する吹付コンクリート層を有し、この岩盤壁体が固定ボルトによって補強される。このコンクリート層は、１つの補強密封層と、１つの非補強プラスチック層とを有する密封体によって被覆される。これらの層は、岩盤表面に対して結合層を介して結合され、この結合層は吹付コンクリートとその上の密封層との間に限定された剪断応力の形態の応力を転送するのに役立つ。
【００１２】
ＧＢ−Ａ−２  ２１５  ０２３には、流体を地下に０．１〜５ＭＰａの低圧でかつ−８０〜−１７０℃の温度で貯蔵するための地下貯蔵空洞を開示している。この空洞の壁体は固い内側層と、岩盤表面とこの固い内側層との間の多孔性コンクリート層とからなっている。圧搾空気をこの多孔性コンクリート層中に送って、この空気圧を地下水圧に比べて高い圧力に保持する。
【００１３】
ＵＳ−Ａ−３  ６８３  ６２８には、内側空洞内に流体を貯蔵するためのタンクが開示されている。この場合、不透過性プラスチック材料のシートがコンクリト層と液密可撓性ライニングとの間に配置されて固定される。このタンクは約３〜約２５ＭＰａの高圧でかつ約−２０℃〜約６０℃の温度を持つ天然ガスの貯蔵には不適当である。
【００１４】
ＧＢ−Ａ−４９３  ８９３には、炭化水素流体を大気圧の前後で貯蔵するための貯蔵プールないしタンクが開示されている。このタンク壁体は、相互にプラスチック層によって分離されまた結合された複数層を有している。このような構造は本発明において考慮される圧力および温度で天然ガスを貯蔵するのには不適当である。
【００１５】
ＷＯ  ８７／００１５１に記載された岩盤空洞は、排水層と、岩盤に隣接するコンクリート層と、空洞の内側面に隣接する密封層とからなる壁体を有する。コンクリート層は、岩盤に対してボルト締めされる。密封層は複数の薄いシートストリップからなり、これらのシートストリップが相互に溶接され、またコンクリート層に固着されたストリップ鋼材にスポット溶接される。
【００１６】
圧下ガスを貯蔵するための岩盤空洞貯蔵スペースの、知られた実施の形態は、特に不透過性ライニング層の亀裂、および不透過性ライニング層を支承するコンクリート層の有害な亀裂を生じるリスク等の種々の欠点を有する。
【００１７】
従って、本発明の目的は、これらの欠点およびその他の欠点が除去されまたは著しく低減されたガス貯蔵設備を提供することにある。
【００１８】
本発明のこの目的およびその他の目的は主クレームに記載された実施の形態の貯蔵設備によって達成される。従属クレームでは本発明の特に好ましい実施の形態が定義されている。
【００１９】
要約すると、本発明は、天然ガスまたはその他の流体、例えば圧搾空気を貯蔵するための設備に関するものである。この設備は、裏打ちされた内側貯蔵スペースを有している。この貯蔵スペースの岩盤壁体の内側面には、内側不透過性ライニング層を支承するためのコンクリート層がある。本発明によれば、これらの不透過性ライニング層とコンクリート層との間に、これらの層の間の相対移動を容易にするための非結合性滑り層が設けられている。コンクリート層は、岩盤壁体よりも不透過性ライニング層の近くに亀裂分布制御補強層を有する。本発明の基本的な着想は、亀裂が岩盤壁体からコンクリート層を通って不透過性ライニング層に伝播することを完全に防止するのではなく、大きな亀裂を複数の小さい亀裂に分割し、このようにして不透過性ライニング層に作用する剪断応力をライニング層の大面積に分布させることにある。
【００２０】
このような剪断応力の分布は、内側空洞の使用中に不透過性ライニング層が周期的な変形を受けても、不透過性ライニング層中に亀裂が生じる程度までライニング層が変形するリスクを低減させる。
【００２１】
以下、図面を参照して本発明による設備の一実施の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらの実施の形態によって限定されるものではない。
【００２２】
図面において、図１は地下岩盤空洞内に天然ガスを貯蔵するための設備の一実施の形態を示す概略図である。この設備は、貯蔵スペースすなわち岩盤空洞１０と、ライニング１２を備えた岩盤壁体１１とを有する。ライニング１２は、岩盤壁体１１に隣接したコンクリート層１３と、実際の貯蔵スペースに隣接した不透過性ライニング層１４とを有する。
【００２３】
貯蔵スペース１０の上端から、ガス噴入用およびガス抽出用パイプ２１が延在する。パイプ２１は、地表の設備２２中のガス計量、圧力調整およびガス圧縮のためのステーションに接続されている。
【００２４】
通常のこの種類の知られた設備においては、図２に示す種類のライニングが用いられる。この場合、岩盤壁体１１に隣接して排水管２３が配置されている。不透過性ライニング層１４は鋼板からなり、また、このライニング層１４は直接コンクリート層１３当接している。設備が圧力を受け、または周囲の岩盤中に存在しなければならない場合、コンクリート層１３中に亀裂２４が形成される可能性がある。多くの場合、岩盤壁体１１中にも亀裂２５が発生する。亀裂が生じた場合、不透過性ライニング層すなわち鋼板１４の変形が生じ、また亀裂が制御されなければ、変形が非常に大きくなって不透過性ライニング層１４中にミクロ亀裂（ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓ）またはこれよりも大きな亀裂の生じる可能性がある。
【００２５】
図３はガス漏れの危険性を低減させ、または完全に排除する方法を示す。本発明による設備においては、ライニングが特殊の構成を有する。従来の場合と同様に、排水管２３を岩盤壁体１１に隣接して配置することができる。図示されている実施の形態において、これらの排水管２３は多孔性吹付コンクリート（または「ショットコンクリート」）層２６によって被覆されている。多孔性吹付コンクリート層２６は２つの機能を有する。１つの機能は岩盤壁体１１中の亀裂２５が介在層を通してタンクの中心にむかって拡散することを困難にする層として役立つことにあり、第２の機能は排水管２３への液体または流体の移動を増進することにある。
【００２６】
吹付コンクリート層２６の外部には、さらにコンクリート層２７があり、このコンクリート層２７は好ましくは以下に詳細に説明するような種類のものである。本発明によれば、好ましくは溶接メッシュからなる補強層２８が岩盤壁体１１よりはこのコンクリート層２７の表面および不透過性ライニング層１４の近くに配置されている。図示されている場合、この溶接メッシュ補強層２８は、不透過性ライニング層１４の近くに配置されている。この場合、約５または１０ｃｍ〜約４０または３０ｃｍの範囲内のメッシュサイズが所期の目的に適していると思われる。
【００２７】
また本発明によれば、コンクリート層２７と、鋼板からなる不透過性ライニング層１４との間に、非結合性滑り層２９が配置されている。非結合性滑り層２９はアスファルトまたは歴青（ｂｉｔｕｍｅｎ）等の高粘性の素材で形成することができ、この滑り層そのものがそれ自体の補強層を有することができる。この非結合性滑り層の目的はコンクリート層２７と不透過性ライニング層１４との間の相対移動を容易にして、コンクリート中の亀裂の開閉運動によって生じる変形を長距離にわたって分散することによりライニング中のピークひずみを平滑化することにある。
【００２８】
コンクリート層の外側にこの補強層を配置することにより、岩盤壁体からコンクリート層を通して拡散する大亀裂が意図的に分割され、壁体の大面積にわたって分散される。このようにして、亀裂の形成によってライニング層１４に加えられる剪断応力がこのライニング層１４の大面積にわたって分布される。このような剪断応力の分布は、使用中の貯蔵空洞の周期的な変形によって不透過性ライニング層中にミクロ亀裂またはその他の亀裂が発生するまでライニング層が変形する危険性を低下させる。
【００２９】
実際に、亀裂の分布、およびコンクリート層とライニング層との間の相対移動は、不透過性ライニング層中の亀裂の傾向を著しく低減させる。これらはおそらくは、剪断応力がライニングの大表面積に分布されるので、コンクリート層中に亀裂が生じる場合にコンクリート層２７から不透過性ライニング層１４まで引張力が直接伝達されないことによるものと思われる。
【００３０】
すなわち、図２に示す従来の種類の構造においては、多くの場合、不透過性ライニング層とコンクリート層との間で強い接着が生じている。さらに、従来の構造においては、大亀裂の小亀裂への意図的な分割は提案されていない。
【００３１】
不透過性ライニング層中の亀裂の傾向をさらに低減させるため、本発明による設備中のコンクリート層２７は、振動を避ける必要のある添加剤を含有する、いわゆる自己締固め性コンクリート（ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ  ｃｏｎｃｒｅｔｅ）で形成することができよう。すなわち、この自己締固め性コンクリートはフローコンクリートに類似しているが、これと相違して高い非多孔度を得るために振動される必要のないコンクリートである。この種類の自己締固め性コンクリートを用いることにより、コンクリート層２７中の亀裂の発生のリスクがさらに小さくなろう。コンクリート中の亀裂の発生は多くの場合、まさしく打ち込み作業中の振動の不足によるものだからである。さらにこの種類の型のコンクリートは、コンクリート壁体の厚さを低下させることができ、またコンクリート壁体中の望ましくない空洞の形成および空隙の発生のリスクを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  裏打ちされた岩盤空洞内に天然ガスを貯蔵するための設備を示す概略図。
【図２】  このような岩盤空洞すなわち貯蔵スペースにおける従来のライニング設計技術の一例を示す図。
【図３】  本発明による設備におけるライニングの一実施の形態を示す図。
【図１】
0003670213.tif 000002
【図２】
0003670213.tif 000003
【図３】
0003670213.tif 000004