(57)【要約】【課題】  耐圧プラグと裏込めコンクリートとの境界部のライニング材の疲労破壊を防止することができる高圧気体貯蔵施設を提供する。【解決手段】  地盤内に形成された空洞２と、空洞２に繋がるアクセストンネルと、空洞２とアクセストンネルとを隔絶する耐圧プラグ３とを備え、空洞２の内面および耐圧プラグ３の空洞２側の面には、ライニング材７が被覆され、ライニング材７と地盤との間には裏込めコンクリート４が充填されている。加えて、ライニング材７と耐圧プラグ３との間およびライニング材７と裏込めコンクリート４との間に、緩衝材５が設けられるとともに、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との境界部９における緩衝材５から、その他の部分における緩衝材５にかけて、緩衝材５の肉厚が漸減するテーパー状になっている。また、境界部９の緩衝材５が耐圧プラグ３および裏込めコンクリート４と接する面には貫入防止鋼材６が設置されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧気体を貯蔵するために地盤内に形成された空洞と、前記空洞に繋がるトンネルと、前記空洞内に高圧気体を封入するために前記空洞と前記トンネルとを隔絶する耐圧プラグとを備え、前記空洞の内面にはライニング材が被覆され、前記耐圧プラグの前記空洞側の面を除く前記ライニング材と前記地盤との間には裏込めコンクリートが充填されている高圧気体貯蔵施設において、
前記ライニング材と前記耐圧プラグとの間および前記ライニング材と前記裏込めコンクリートとの間に緩衝材を設けるとともに、前記耐圧プラグと前記裏込めコンクリートとの境界部における前記緩衝材の肉厚が、その他の部分における前記緩衝材の肉厚よりも厚いことを特徴とする高圧気体貯蔵施設。
【請求項２】
前記境界部における前記緩衝材から、前記その他の部分における前記緩衝材にかけて、前記緩衝材の肉厚が漸減するテーパー状になっていることを特徴とする請求項１に記載の高圧気体貯蔵施設。
【請求項３】
前記境界部における前記緩衝材が前記耐圧プラグおよび前記裏込めコンクリートと接する面に、前記耐圧プラグと前記裏込めコンクリートとの間隙を覆うように、鋼材が設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧気体貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内に設置される高圧気体貯蔵施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧気体貯蔵施設１は、地盤Ｇ内に形成されたサイロ状の空洞２の内面をライニング材７により被覆するとともに、ライニング材７と地盤Ｇとの間には裏込めコンクリート４を充填し、ライニング材７の内方を高圧気体を貯蔵するための貯槽として利用するものである（図３参照）。この高圧気体貯蔵施設１の貯槽内に高圧気体を封入するためには、空洞２を形成するために利用したアクセストンネル８と空洞２とを隔絶する耐圧プラグ３を設ける必要がある。
耐圧プラグ３は、その背面がアクセストンネル８、すなわち空洞であるため、裏込めコンクリート４のある部分に比べて、空洞２内の高圧気体の圧力によって地盤Ｇ側に変形しやすい。耐圧プラグ３が地盤Ｇ側に変形すると、図４に示すように、ライニング材７に面外変形（せん断変形）が生じ、ライニング材７が破断する懸念があった。これに対し、特許文献１では、耐圧プラグ７周囲のライニング材７に接する一定領域に、裏込めコンクリート４に代えて変形機構を設ける発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１８０４８６号公報  （第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、空洞２内の高圧気体の圧力変動によって、ライニング材７の面外変形に加えて、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間隙１２も大きくなったり、小さくなったりしている。そのため、特許文献１に記載の発明では、前記変形機構が間隙１２内に貫入し、前記変形機構の耐久性に問題が生じる場合があった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、耐圧プラグと裏込めコンクリートとの境界部のライニング材の疲労破壊を防止することができる高圧気体貯蔵施設を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る高圧気体貯蔵施設では、高圧気体を貯蔵するために地盤内に形成された空洞と、前記空洞に繋がるトンネルと、前記空洞内に高圧気体を封入するために前記空洞と前記トンネルとを隔絶する耐圧プラグとを備え、前記空洞の内面にはライニング材が被覆され、前記ライニング材と前記地盤との間には裏込めコンクリートが充填されている高圧気体貯蔵施設において、前記ライニング材と前記耐圧プラグとの間および前記ライニング材と前記裏込めコンクリートとの間に緩衝材を設けるとともに、前記耐圧プラグと前記裏込めコンクリートとの境界部における前記緩衝材の肉厚が、その他の部分における前記緩衝材の肉厚よりも厚いことを特徴としている。
緩衝材には、ポリウレタン、ゴム、アスファルトあるいはゴムアスファルト等の高分子材料を使用する。
本発明では、ライニング材に過度な面外変形（せん断変形）が生じる境界部に、その他の部分より肉厚のある緩衝材を使用し、空洞内の高圧気体の圧力によって耐圧プラグと裏込めコンクリートとの間に生じる相対変位を前記緩衝材が吸収することにより、ライニング材の疲労破壊を防止するものである。
また、本発明に係る高圧気体貯蔵施設では、前記境界部における前記緩衝材から、前記その他の部分における前記緩衝材にかけて、前記緩衝材の肉厚が漸減するテーパー状になっていてもよい。
本発明では、緩衝材の肉厚の急激な変化を避けることにより、緩衝材の肉厚が変化する部分に生じる応力集中を緩和することができる。
また、本発明に係る高圧気体貯蔵施設では、前記境界部における前記緩衝材が前記耐圧プラグおよび前記裏込めコンクリートと接する面に、前記耐圧プラグと前記裏込めコンクリートとの間隙を覆うように、鋼材が設置されていてもよい。
本発明では、耐圧プラグと裏込めコンクリートとの間隙を覆うように鋼材を設置することにより、耐圧プラグと裏込めコンクリートとの間隙内に、緩衝材が貫入するのを防止することができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、耐圧プラグと裏込めコンクリートとの境界部のライニング材の疲労破壊を防止することができる高圧気体貯蔵施設を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る高圧気体貯蔵施設の実施形態の一例を示す要部拡大断面図である。
本実施形態における高圧気体貯蔵施設１１は、従来の高圧気体貯蔵施設１と同様に、高圧気体を貯蔵するために地盤Ｇ内に形成されたサイロ状の空洞２と、空洞２に繋がるアクセストンネル８とを備えている。アクセストンネル８は、地盤Ｇ内に空洞２を形成するために設けられたものであるが、空洞２内に高圧気体を封入するために、空洞２とアクセストンネル８とを隔絶する鉄筋コンクリート製の耐圧プラグ３が備えられている。また、空洞２の全内面には、厚さ６〜２０ｍｍ程度のライニング材７が被覆され、耐圧プラグ３の空洞２側の面を除くライニング材７と地盤Ｇとの間には裏込めコンクリート４が充填されている。
加えて、本実施形態における高圧気体貯蔵施設１１では、ライニング材７と耐圧プラグ３との間およびライニング材７と裏込めコンクリート４との間に、緩衝材５が設けられるとともに、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との境界部９における緩衝材５（肉厚３０ｍｍ程度、幅４００ｍｍ程度）から、その他の部分における緩衝材５（肉厚４ｍｍ）にかけて、緩衝材５の肉厚が漸減するテーパー部１０（テーパー範囲３００ｍｍ程度）が形成されている。緩衝材５には、ポリウレタン、ゴム、アスファルトあるいはゴムアスファルト等の高分子材料を使用する。
また、境界部９における緩衝材５が耐圧プラグ３および裏込めコンクリート４と接する面には、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間隙１２を覆うように、幅１００ｍｍ程度、厚さ１６ｍｍ程度の貫入防止鋼材６が設置されている。
なお、緩衝材５および貫入防止鋼材６の寸法および材質は、圧力条件（本実施形態では、５〜２０ＭＰａ程度の圧力変動で1万回載荷としている。）、岩盤条件（本実施形態では、岩盤の変形係数１０ＧＰａ程度としている。）に応じて変化する。
【０００７】
図２は、本実施形態における高圧気体貯蔵施設１１において、耐圧プラグ３が地盤Ｇ側に変位した際の状況を示す要部拡大断面図である。なお、図２において、図１と同一の構成要素には同一の符号を用いて説明を省略する。
図２に示すように、本実施形態による高圧気体貯蔵施設１１では、空洞２内の高圧気体の圧力によって耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間に生じる相対変位を境界部９における緩衝材５が吸収することにより、ライニング材７の疲労破壊を防止することができる。また、本実施形態による高圧気体貯蔵施設１１では、緩衝材５にテーパー部１０を設け、緩衝材５の肉厚の急激な変化を避けることにより、緩衝材５の肉厚が変化する部分に生じる応力集中を緩和している。さらに、本実施形態による高圧気体貯蔵施設１１では、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間隙１２が大きくなったり、小さくなったりしても、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間隙１２を覆うように貫入防止鋼材６を設置することにより、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間隙１２内に、緩衝材５が貫入するのを防止することができる。
【０００８】
次に、緩衝材５と貫入防止鋼材６の厚さを決定する方法について述べる。
緩衝材５の厚さを決定する場合、ライニング材７の材質および厚さと高圧気体の圧力変動回数に基づき、ライニング材７の疲労破壊を考慮してライニング材７の許容歪を算定する。一方、緩衝材５の厚みをパラメータとして、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間に生じる相対変位と緩衝材５の厚みから、ＦＥＭ解析によりライニング材７の歪を算定する。そして、ライニング材７の歪がライニング材７の許容歪以下となるように、緩衝材５の厚みおよび幅を決定する。
また、貫入防止鋼材６の厚さを決定する場合、貫入防止鋼材６の材質および厚さと高圧気体の圧力変動回数に基づき、貫入防止鋼材６の疲労破壊を考慮して許容歪を算定する。一方、貫入防止鋼材６の厚みをパラメータとして、耐圧プラグ３と裏込めコンクリート４との間に生じる相対変位と貫入防止鋼材６の厚みを考慮して、ＦＥＭ解析により貫入防止鋼材６の歪を算定する。そして、貫入防止鋼材６の歪が貫入防止鋼材６の許容歪以下となるように、貫入防止鋼材６の厚みを決定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る高圧気体貯蔵施設の実施形態の一例を示す要部拡大断面図である。
【図２】本発明に係る高圧気体貯蔵施設において、耐圧プラグが地盤側に変位した際の状況を示す要部拡大断面図である。
【図３】従来の高圧気体貯蔵施設の立断面図である。
【図４】従来の高圧気体貯蔵施設において、耐圧プラグが地盤側に変位した際の状況を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００１０】
１  高圧気体貯蔵施設
２  空洞
３  耐圧プラグ
４  裏込めコンクリート
５  緩衝材
６  貫入防止鋼材
７  ライニング材
８  アクセストンネル
９  境界部
１０  テーパー部
１２  耐圧プラグと裏込めコンクリートとの間隙
Ｇ  地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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