压气储能电站是一种用压缩空气进行大规模储存能源的技术。在硬质岩石中人工开挖储气洞室的压气储能电站在储能领域具有良好的应用前景,其具有选址建设适应性广、对电力负荷调控能力优异以及经济安全可靠等优点。本文首先以在湖南平江开展的压气储能试验的储气库为研究对象,根据储气库结构及所处地质条件建立其三维数值模型,对储气库在试验工况下的应力变形特性进行研究。在此基础上以拟建某大型压气储能电站为背景,建立大型地下储气库三维数值模型,拓展研究了两种不同储气库布置方案条件下大型地下储气库围岩的应力变形特性。主要研究成果如下:1.通过试验,得到数值计算所需平江地下压气储能试验库围岩热物性参数比热容值为0.707KJ/Kg·K,导热系数值为3.08W/m·K,热膨胀系数值为4.35×10-6/℃。2.平江试验库在试验工况作用下,衬砌温度变化较为明显,围岩温度相对稳定。位移变化过程与试验时储气库内空气压力的变化的各个阶段相互适应,距储气库越近位移变化幅度越大,储气库3.35m以内围岩位移变过程化较为显著。混凝土衬砌承受的最大压应力约为8.83MPa,最大拉应力约为1.80MPa;围岩承受最大压应力约为7.55MPa,最大拉应力约为1.60MPa;最大径向位移约为0.23mm;应力变形均可承受范围内,平江储气库围岩安全稳定性良好。3.在最大运行压力作用下,大型地下储气库堵头区第一主应力沿堵头长度方向逐渐递减,受拉区域分布在堵头前端与衬砌连接部分;堵头区最大位移方向与被推离储气库的方向一致,堵头区混凝土堵头位移大于围岩位移。储气区围岩第一主应力分布规律为距洞壁越远应力值越小,第三主应力拉应力分布特点为洞室顶部围岩拉应力分布范围大于底部和侧向围岩;位移分布规律表现为距洞壁越远位移越小。4.大型地下储气库洞库间围岩位移较大,单侧加载时加载侧围岩位移大于双侧加载,位于储气库间的堵头区域围岩受此影响位移较大,不利于围岩的稳定性;储气库端部堵头区域不受该因素的影响,堵头区域围岩位移小,有利于围岩稳定性,因此端部堵头布置方案堵头区稳定性优于中间堵头布置方案。结合交通洞长度及施工周期对两种方案进行经济性对比得到中间堵头布置方案经济性优于端部堵头布置方案。