Amenajări hidrotehnice, derivații - sprijinirea provizorie a excavațiilor subterane

CAPITOLUL 1 STABILITATEA EXCAVAŢIILOR MINIERE NESUSŢINUTE

1.1. Introducere

Realizarea oricărei excavaţii în masivul de rocă are drept efect o redistribuire a stării

naturale de tensiune.

Componentele acestei stări se regrupează concentrându-se in anumite puncte critice pe

centrul excavaţiilor.

Dacă roca din jurul excavaţiei este destul de tare ca să reziste acestor tensiuni nou createinduse

(starea secundară de tensiune), atunci nu se vor produce fisuri şi fracturi importante, roca

înconjurătoare nu-si modifică capacitatea portantă, iar excavaţia nu va avea nevoie de vreo

susţinere sau consolidare, ea va rămâne stabilă. Asemenea situaţii sunt des întâlnite.

Se produc asemenea situaţii şi în masivele de rocă slabe când în jurul excavaţiilor, pe

centrul lor , se formează, fisuri şi fracturi.

Dacă roca fracturată sub forma unor fragmente, blocuri, plăci interdependente îşi mai

păstrează o anumită coeziune şi i se permite o echilibrare pentru un scurt timp printr-o anumită

deplasare radială, atunci excavaţia rămâne stabilă o anumită perioadă de timp suficient de lunge

pentru a permite o consolidare care să dea excavaţiei o stabilitate de lungă durată.

Această a doua situaţie este cel mai frecvent întâlnită în practică, evaluarea timpului de

auto susţinere a excavaţiei depinzând de o multitudine de factori, o importanţă deosebită având-o

experienţa echipei de înaintare.

Factorii de care depinde comportarea rocilor în jurul excavaţiilor sunt: mărimea şi

direcţia stării naturale de tensiune, dimensiunile şi forma excavaţiei, caracteristicile de rezistenţă

ale rocilor, metoda de excavare, etc.

Dacă excavaţia realizată în masiv rămâne stabilă fără o susţinere, este certă presupunerea

că echilibrul creat între rocă şi excavaţie este efectul a o serie de legi au comportamente ce

caracterizează de fapt structurile naturale, dintre cele mai relevante sunt: acţiune de grindă sau

tavan şi tendinţa de echilibrare prin boltire sau arcuire.

Astfel, „acţiunea grinzii” de echilibrare depinde de rezistenţa ei la încovoiere, condiţie

care impune ca materialul sau roca ce o constituie să prezinte o rezistenţă mare la compresiune şi

la tracţiune.

2

Tendinţa de boltire sau de arcuire constituie de fapt modul natural prin care acoperişul

unei excavaţii îşi caută poziţia de echilibru. Aceste fenomene transformă solicitarea verticală

într-o împingere orizontală sau diagonală. Se modifică natura tensiunilor, acestea devenind de

compresiune, un avantaj considerabil, deoarece chiar dacă concentrările de tensiune sunt mult

mai mari, totuşi rezistenţa la compresiune σc a rocilor este incomparabil mai mare decât

rezistenţa la tracţiune.

Termenul de tendinţă de boltire nu se referă la o lucrare de formă boltită, ci prin el se

exprimă procesul natural prin care roca îşi creează o anumită capacitate portantă de autosusţinere

parţială, transformând componenta verticală a greutăţii ei într-o împingere diagonală.

Din figura de mai sus rezultă că elementul 1, prin poziţia lui de cădere creează împingeri

diagonale destul de mici. Atunci când elementul 2 tinde să cadă, apare o deplasare după CD şi

CE şi ca urmare se dezvolta reacţiuni care-l determină să rămână în echilibru.

Tendinţa de autosusţinere creşte de la lucrare spre interiorul masivului.

Este dificil de precizat locul geometric al tuturor punctelor de demarcaţie între zona

autosusţinută şi cea pentru care trebuie să montăm susţinerea.

1.2. Stabilitatea ca rezultat al acţiunii de grindă sau tavan

Pot fi asimilate cu grinzile acoperişurilor lucrărilor subterane de formă dreptunghiulară, a

cavernelor, etc. Ca o consecinţă a acestei aproximări, grinzile, deci acoperişurile, sunt supuse

unor eforturi de încovoiere şi forfecare.

Momentele ţi tensiunile care apar în acoperişul asimilat cu o grindă se pot determina deci

folosind principiile teoriei grinzilor încastraturi sau simplu rezemate. Acesta este de fapt o