2
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
ACTE ALE ORGANELOR DE SPECIALITATE
ALE ADMINISTRAȚIEI PUBLICE CENTRALE
MINISTERUL DEZVOLTĂRII REGIONALE ȘI ADMINISTRAȚIEI PUBLICE
ORDIN
pentru aprobarea reglementării tehnice „Ghid de proiectare
privind lucrările subterane cu aplicații în hidrotehnică
și transporturi. Alcătuire constructivă, calculul sprijinirii
și cămășuielii. Indicativ GP 125—2014”*)
În conformitate cu prevederile art. 10 și art. 38 alin. 2 din Legea nr. 10/1995
privind calitatea în construcții, cu modificările ulterioare, ale art. 2 alin. (3) și (4)
din Regulamentul privind tipurile de reglementări tehnice și de cheltuieli aferente
activității de reglementare în construcții, urbanism, amenajarea teritoriului și
habitat, aprobat prin Hotărârea Guvernului nr. 203/2003, cu modificările și
completările ulterioare,
având în vedere Procesul-verbal de avizare nr. 2/2014 al Comitetului tehnic
de specialitate nr. 7 — Construcții hidrotehnice și hidroedilitare și Procesul-verbal
de avizare nr. 1/2014 al Comitetului tehnic de coordonare generală,
în temeiul art. 4 pct. II lit. e) și al art. 12 alin. (7) din Hotărârea Guvernului
nr. 1/2013 privind organizarea și funcționarea Ministerului Dezvoltării Regionale și
Administrației Publice, cu modificările ulterioare,
viceprim-ministrul, ministrul dezvoltării regionale și administrației
publice, emite prezentul ordin.
Art. 1. — Se aprobă reglementarea tehnică „Ghid de proiectare privind
lucrările subterane cu aplicații în hidrotehnică și transporturi. Alcătuire constructivă,
calculul sprijinirii și cămășuielii. Indicativ GP 125—2014”, prevăzută în anexa care
face parte integrantă din prezentul ordin.
Art. 2. — Prezentul ordin se publică în Monitorul Oficial al României, Partea I,
și intră în vigoare la 30 de zile de la data publicării.
p. Viceprim-ministru, ministrul dezvoltării regionale și administrației publice,
Shhaideh Sevil,
secretar de stat
București, 21 iulie 2014.
Nr. 1.340.
*) Ordinul nr. 1.340/2014 a fost publicat în Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 788 din
29 octombrie 2014 și este reprodus și în acest număr bis.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
3
Anex
Ghid de proiectare privind lucrrile subterane cu aplicaii în hidrotehnic i transporturi.
Alctuire constructiv, calculul sprijinirii i cmuielii. Indicativ GP 125-2014
CUPRINS
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Obiectul ghidului.
Domeniul de aplicare.
Definiii i terminologie.
Clasificarea masivelor de roc.
4.1. Sistemul RQD.
4.2. Sistemul RMR.
4.3. Sistemul Q.
Stabilizarea excavaiilor subterane.
5.1. Mecanisme de instabilitate.
5.2. Diagrama convergen – fretare.
Sisteme de sprijinire - clasificare i alctuire.
6.1. Clasificare.
6.2. Alegerea sistemului de sprijinire.
6.3 Adaptarea în execuie a sprijinirilor la situaiile din teren.
Calculul sprijinirilor.
7.1. Calculul sprijinirilor elastice prin metoda convergen – fretare.
7.2. Calculul sprijinirilor prin metoda bolii de surpare
Elemente specifice cavernelor subterane.
Elemente specifice galeriilor hidrotehnice sub presiune.
Anexa nr.1: Referine tehnice.
Anexa nr.2: Exemplu de calcul a unei sprijiniri elastice-anex informativ.
4
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Lista figurilor
Nr. crt.
Figura nr.1
Figura nr.2
Figura nr.3
Figura nr.4
Figura nr.5
Figura nr.6
Figura nr.7
Figura nr.8
Figura nr.9
Figura nr.10
Figura nr.11
Figura nr.12
Figura nr.13
Figura nr.14
Figura nr.15
Figura nr.16
Figura nr.17
Figura nr. A1
Denumire
Diagrama convergen – fretare.
Clasificarea sprijinirilor în funcie de diagrama convergen-fretare.
Sisteme de sprijinire: (A) cu ancore i pri-beton; (B) cu cintre metalice.
Grafic de alegere a sistemului de sprijinire în funcie de indicele Q.
Urmrirea stabilizrii excavaiei prin msurtori: a – echiparea seciuni de
msur; b – reprezentarea deplasrilor msurate în funcie de timp.
Caracteristica rocii în cazul comportrii elastice.
Caracteristica rocii în cazul comportrii neliniare a rocii.
Formarea bolii de surpare.
Caracteristica sprijinirii.
Sprijinirea cu ancore: a - schema sprijinirii; b – rezultatele încercrii de
smulgere a unei ancore.
Trasarea caracteristicii sprijinirilor combinate.
Notaii pentru relaiile de calc.
Faze de execuie la excavarea i sprijinirea bolii:
a – cu galerie direcional central; b – cu galerii direcionale la cuzinei.
Necesarul de ancorare, exprimat prin raportul p anc / r , în funcie de
unghiul de frecare intern pe discontinuiti.
Recomandri privind lungimea ancorelor din zona bolii.
Prevenirea alunecrilor progresive interstrat:
a – mecanismul de instabilitate; b – notaii
Definirea reaciunii elastice a rocii.
Diagrama de convergen-fretare pentru analiza stabilitii galeriei din
exemplul numeric.
Lista tabelelor
Nr. crt.
Tabelul nr.1
Tabelul nr.2
Tabelul nr.3
Tabelul nr.4
Tabelul nr.5
Tabelul nr.6
Tabelul nr.7
Tabelul nr.8
Tabelul nr.9
Tabelul nr.CF1
Denumire
Calitatea masivului în funcie de RQD.
Indici corespunztori parametrilor caracteristici.
Clase de roc departajate prin RMR.
Caracterizarea orientrii tunelului în raport cu discontinuitile.
Coreciile indicelui RMR.
Factorul de reducere al eforturilor pentru roci masive.
Recomandri pentru sistemele de sprijinire în funcie de RQD.
Recomandri pentru sistemele de sprijinire în funcie de RMR.
Recomandri pentru sistemele de sprijinire în funcie de indicele Q.
Calculul coordonatelor caracteristici rocii.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
1. Obiectul ghidului
(1) Ghidul de proiectare al lucrrilor subterane cu aplicaii în hidrotehnic i transporturi se refer la
tunele, galerii i caverne subterane realizate în roc. Ghidul trateaz alctuirea constructiv i
calculul sprijinirilor excavaiilor subterane. Capitole speciale se refer la specificul cavernelor
subterane i la specificul galeriilor de aduciune a apei sub presiune.
(2) În cadrul ghidului:
a) se prezint clasificarea masivelor de roc cu aplicabilitate în proiectarea lucrrilor
subterane.
b) se stabilesc metodele de stabilizare a conturului excavat.
c) se definesc sistemele de sprijinire a excavaiilor în roc i modul de alegere a acestora.
d) se detaliaz modul de calcul al sprijinirilor pentru galerii i tunele.
e) se prezint elementele specifice care caracterizeaz cavernele subterane în roc i
galeriile hidrotehnice sub presiune.
(3) Ghidul servete la asigurarea unei abordri (principii, metode i modele) unice a problemelor de
siguran a digurilor.
2. Domeniul de aplicare
(1) Ghidul se aplic la alegerea i verificarea prin calcul a sprijinirilor excavaiilor pentru tunele i
galerii realizate în roc.
(2) Ghidul se adreseaz proceselor de decizie inginereasc în domeniul sprijinirilor excavaiilor
subterane prin furnizarea unei corelri directe între caracteristicile masivului de roc i tipul de
sprijinire adecvat.
(3) Ghidul servete unei abordri unitare a conceptelor privind stabilitatea lucrrilor subterane ca
fenomen de interaciune între masa de roc i structurile de sprijinire.
(4) Ghidul se aplica i pentru proiectarea i calculul cmuielilor galeriilor sub presiune.
(5) Prezentul ghid se adreseaz tuturor factorilor implicai în procesul investiional: proiectani,
verificatori de proiecte, experi tehnici atestai, executani, responsabili tehnici cu execuia,
investitori, proprietari, administratori i utilizatori, personalul responsabil cu exploatarea obiectivelor,
operatori/ageni economici, precum i autoritilor administraiei publice i organismelor de verificare
i control (verificarea i/sau expertizarea proiectelor, verificarea, controlul i/sau expertizarea
lucrrilor), din domeniul construciilor hidrotehnice i domeniul apelor.
5
6
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
3. Definiii i terminologie
Masivul de roc eterogen i discontinuu este mediu de construcie i parte integrant a lucrrii
subterane.
Clasificarea masivelor de roc reprezint departajarea acestora în funcie de gradul de
fragmentare i de anumii parametri caracteristici.
Sistemele de clasificare caracterizeaz comportamentul la excavare al masivului de roc i au ca
principal element prezena i caracterul discontinuitilor.
Lucrrile de sprijinire, denumite în continuare sprijiniri, sunt lucrrile care intervin în procesul de
reechilibrare a rocii, prevenind surprile i asigurând securitatea lucrrii, atât în faza de execuie,
cât i în perioada de exploatare.
Stabilizarea excavaiei subterane este rezultatul unui proces de interaciune între masa de roc i
structurile de sprijinire.
Mecanismul de cedare a conturului excavat este modalitatea prezumat prin care fragmentele de
roc din conturul excavat devin instabile sub greutatea proprie, iniiind surparea.
Structura lucrrii subterane cuprinde golul excavat, lucrrile de sprijinire/cmuire care asigur
stabilitatea excavaiei i masa de roc înconjurtoare.
Deplasare de convergen sau prescurtat convergen este deplasarea conturului excavat ctre
gol în procesul excavrii.
Fretarea este împiedicarea deplasrilor de convergen dat, dup caz, de prezena frontului sau
de sprijinire.
Diagrama convergen-fretare este redarea grafic a efectul tridimensional creat de front i
împiedicarea parial a deplasrilor de convergen.
Caracteristica rocii reprezint relaia dintre deplasarea de convergen produs i efortul normal
pe contur.
Caracteristica sprijinirii reprezint relaia dintre deplasarea radial impus sprijinirii de deplasarea
de convergen a rocii i presiunea normal exercitat de sprijinire pe contur.
Sistemul de sprijinire este ansamblul lucrrilor inginereti care asigur stabilizarea conturului
excavat.
Sprijinirea de tip elastic, denumit i sprijinirea cu ancore, cu pri-beton sau cu ancore i pribeton, este sprijinirea care devine activ din momentul instalrii, se deformeaz odat cu roca i
contribuie la reechilibrarea masivului de roc.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Sprijinirea rigid, denumit i sprijinirea cu cintre metalice, este sprijinirea care devine activ
numai dup surparea conturului excavat, când roca începe s exercite presiuni asupra extradosului
cintrelor.
Bolta de surpare este extinderea spre cheie a conturului excavaiei prin prbuirea ctre gol,
datorit forelor gravitaionale, a fragmentelor de roc ce se desprind ca urmare a ruperilor locale în
masa de roc.
Politica sprijinirilor este procesul de predimensionare, adaptare i corectare a sistemelor de
sprijinire pe baza msurrii efectelor create de sprijinirile propuse.
Caverna subteran este o excavaie ale crei dimensiuni sunt cu mult mai mari decât cele ale
tunelelor sau galeriilor.
Galeria direcional este o galerie realizat în avans în zona bolii cavernei; galeria direcional
poate fi central, de la care excavaia se lrgete spre cuzinei, concomitent cu ancorarea, fie
lateral, poziionat în zona cuzineilor, de la care excavaia bolii se face ctre zona central.
Cmuiala definitiv pentru tunele sau caverne subterane este structura de rezisten final,
care asigur stabilitatea pe termen lung a excavaiei subterane i, în acelai timp, funcionalitatea
lucrrii.
Interaciunea cmuial - masiv de roc este procesul prin care roca exercit presiuni pe
extradosul cmuielii, datorate formrii bolii de surpare sau, în cazuri speciale, umflrii sau
curgerii lente a rocii, iar roca exercit la extrados reaciuni proporionale cu deplasrile ctre masiv
ale cmuielii.
Cmuiala galeriilor sub presiune este ansamblul structural compus din inelul de beton armat i
din coroana de roc injectat din vecintatea acestuia.
Reaciunea elastic este presiunea exercitat de masivul de roc pe extradosul cmuelii
galeriilor sub presiune, fiind mobilizat de deformarea ctre masivul de roc a cmuielii supuse
presiunii interioare a apei.
4. Clasificarea masivelor de roc
(1) Comportarea masivelor de roc ca medii de construcie a lucrrilor inginereti, depinde esenial
de gradul de fragmentare a rocii de ctre discontinuiti i de gradul de alterare a rocii în zona
acestora. Sistemele de clasificare a masivelor de roc au, deci, ca principal element
discontinuitile, crora, dup caz, li se asociaz i anumii parametri caracteristici.
(2) Dat fiind faptul c determinarea parametrilor caracteristici i prezentarea acestora se face prin
procedee standardizate, clasificrile masivelor de roc prezint avantajul c pot conduce la decizii
inginereti bazate pe experiena lucrrilor de acelai tip realizate în roci similare.
7
8
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Detalii privind procedeele standardizate prin care se determin parametrii caracteristici precum i
indicii de casificare sunt prezentai în standardul SR EN ISO 14689-1:2004: Cercetri i încercri
geotehnice. Denumire i clasificarea rocilor. Partea 1: Denumire i descriere. Referiri sunt i în
SR EN 1997-2:2007-Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 2: Investigarea i încercarea
terenului.
4.1.
Sistemul RQD
a) Indicele RQD (Rock Quality Designation) se bazeaz pe analiza carotelor recuperate din foraje
de studii.
b) Indicele RQD se definete ca fiind expresia procentual a raportului dintre suma lungimilor
fragmentelor de carot care au lungimea mai mare sau egal cu 10 cm i lungimea forajului din
care s-a extras carota :
RQD =
¦ fragmente recuperate
t 10 cm
lungimea carotata
˜ 100% .
(1)
c) Clasificarea rocilor în funcie de indicele RQD este prezentat în tabelul nr.1.
RQD (%)
Calitatea
masivului
de roc
Tabelul nr.1. Calitatea masivului în funcie de RQD
0 – 25
25 – 50
50 – 75
75 –
>90
90
Foarte
Slab
Acceptabil Bun Foarte
slab
bun
d) Procedura de determinare a indicelui RQD este foarte sensibil la calitatea echipamentului i la
gradul de calificare a personalului. Se va avea în vedere ca la extragere sau manipulare s nu se
rup carota, modificând lungimea fragmentelor.
4.2.
Sistemul RMR
a) Clasificarea RMR (Rock Mass Rating) ine cont de cinci parametri caracteristici :
rezistena la compresiune uniaxial a rocii intacte ;
indicele RQD ;
interspaiul dintre rosturi (discontinuiti) ;
caracteristicile rosturilor (rugozitate, alterarea feelor, deschidere, material de umplutur) ;
prezena apei subterane.
b) Fiecruia dintre parametri caracteristici i se ataeaz un indice numeric parial. Valorile indicilor
pariali sunt determinate conform tabelului nr.2.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
9
Tabelul nr.2. Indici corespunztori parametrilor caracteristici
Descriere i valori numerice
Parametri
Rezistena
punctual /
Rezistena
uniaxial
Indice n1
RQD (%)
Indice n2
Interspaiul
dintre discontinuiti
Indice n3
Caracteristica
rosturilor
! 10 MPa
4 10MPa
2 4MPa
1 2MPa
! 250 MPa
100 250MPa
50 100MPa
25 50MPa
1 25 MPa
15
90 – 100
20
12
75 – 90
17
7
50 – 75
13
4
25 – 50
8
5-25 1-5 <1
2
1 0
< 25
3
>2 m
0,6 – 2 m
20 – 60 cm
6 – 20 cm
<6
20
15
10
Perei uor ru–
Rosturi
goi deschidere
discontinue fr
<1mm fr
separaie
alterri
Indice n4
Apa subteran
(l/min,10m)
Raport u / V
Aspect
Indice n5
30
25
0
0
uscat
15
< 10
< 0,1
umezit
10
8
Perei lii sau
Perei uor
umpluturi
rugoi deschi–
< 5 mm sau
dere <1 mm cu
deschideri
alterri
1-5 mm
20
10
10-25
0,1-0,2
umed
7
5
Umplutur
slab
>5 mm
sau deschi–
deri > 5mm
0
25-125
0,2-0,5
picurri
4
>125
>0,5
debiteaz
0
c) Indicele RMR se evalueaz prin sumarea indicilor numerici pariali.
d) Pe baza valorii indicelui RMR rocile se clasific în 5 clase, dup domeniile indicate în tabelul
nr.3.
Tabelul nr.3. Clase de roc departajate prin RMR
5
RMR = ¦ ni
1
Clasa
Caracterizare
Coeziune c
(Mpa)
Unghi de
frecare
interioar M $
0….25
25… 40
40 …- 60
60… 80
80… - 100
V
Foarte
slab
IV
III
II
Slab
Medie
Bun
I
Foarte
bun
< 0,1
0,1…-0,12
0,12…-0,3
0,3… -0,4
> 0,4
< 15
15… -25
25… -35
35… 45
> 45
10
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
e) Pentru fiecare clas din tabelul nr.3 se atribuie i estimri globale ale coeziunii i unghiului de
frecare interioar pentru masivul de roc.
f) Indicele global RMR poate fi corectat în funcie de orientarea stratificaiei i cderea
discontinuitilor în raport cu direcia de avans a tunelului sau galeriei.
g) Caractrizarea situaiei lucrrii în funcie de direcia i orientarea discontinuitilor rezult din
tabelul nr.4.
Tabelul nr.4. Caracterizarea orientrii tunelului în raport cu discontinuitile
Direcia stratificaiei
Cderea discontinuitilor
Caracterizarea
fa de sensul excavrii
Perpendicular pe axa Cderea 450 ... 900
foarte favorabil
galeriei
în sensul excavrii
Cderea 200 ... 450
favorabil
în sensul excavrii
Cderea 450 ... 900
acceptabil
invers fa de sensul excavrii
Cderea 200 ... 450
defavorabil
invers fa de sensul excavrii
Paralel cu axa galeriei
Cderea 500 ... 900
foarte defavorabil
Cderea 200 ... 450
acceptabil
0
0
Oricare
Cderea 0 ... 20
defavorabil
g) Coreciile indicelui global RMR în funcie de orientarea stratificaiei i cderea discontinuitilor
sunt cele din tabelul nr.5.
Orientarea
cderea
i
Foarte
favorabil
Favorabil
0
-2
Tipul
lucrrii
Excavaii
subterane
4.3.
Tabelul nr.5. Coreciile indicelui RMR
Foarte
Acceptabil
Defavorabil
defavorabil
-5
-10
Sistemul Q
a) Clasificarea Q ine cont de ase parametri caracteristici :
indicele RQD ;
numrul de familii de rosturi (Jn) ;
rugozitatea pereilor discontinuitilor cu efect direct asupra stabilitii (Jr) ;
gradul de alterare a pereilor discontinuitii i eventual prezena umpluturii (Ja) ;
prezena apei (Jw) ;
factorul de relaxare a eforturilor (SRF).
-12
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
b) Indicele de calitate Q al masivului de roc se determin din expresia :
§ RQD · § Jr · § Jw ·
¸¸ . ¨¨ ¸¸ . ¨¨
¸¸ .
© Jn ¹ © Ja ¹ © SRF ¹
Q = ¨¨
(2)
c) Factorii produsului ce definete indicele Q au fiecare o semnificaie fizic distinct. Raportul RQD
/ Jn caracterizeaz dimensiunile blocurilor, raportul Jr / Ja caracterizeaz rezistena la forfecare
interblocuri, iar raportul Jw / SRF caracterizeaz efortul efectiv pe contactul dintre blocuri.
d) Fiecruia dintre indici i se atribuie o valoare numeric, pe criterii cantitative sau calitative.
e) Pentru RQD valoarea numeric este dat de relaia (1), cu singura corecie c pentru RQD <
10 se atribuie RQD = 10 (%).
f) Pentru numrul de familii de rosturi valorile numerice ale indicelui parial Jn se atribuie pe baza
inventarului discontinuitilor din amplasament :
Roc cu foarte puine rosturi (N1)
O familie de rosturi (N2,a)
O familie de rosturi însoit de rosturi rare pe alte
direcii (N2,b)
Dou familii de rosturi (N3,a)
Dou familii de rosturi însoite de rosturi rare pe alte
direcii (N3,b)
Trei familii de rosturi (N4)
Patru sau mai multe familii de rosturi însoite de
rosturi i pe alte direcii care fragmenteaz masivul în
blocuri de dimensiuni reduse (N5)
Roc foarte fracturat
Jn = 0,5 … 1
Jn = 2
Jn = 3
Jn = 4
Jn = 6
Jn = 9
Jn = 15
Jn = 20
g) Pentru rugozitatea pereilor valorile numerice ale indicelui parial Jr se atribuie în funcie de
continuitatea i aspectul feelor rostului :
Rosturi discontinue
Rosturi neregulate, ondulate
Rosturi lise, ondulate
Rosturi splate, ondulate
Rosturi plane, neregulate
Rosturi plane, lise
Rostrui plane, splate
Jr = 4
Jr = 3
Jr = 2
Jr = 1,5
Jr = 1,5
Jr = 1,0
Jr = 0,5
În cazul rosturilor cu material de umplutur alctuit din minerale argiloase, în grosime suficient ca
s împiedice contactul dintre fee, se atribuie o valoare Jr = 1. În oricare dintre situaiile anterioare,
dac interspaiul mediu dintre rosturi este mai mare de 3 m, Jr se majoreaz cu o unitate.
11
12
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
h) Pentru gradul de alterare valorile indicelui Ja se evalueaz difereniat pentru trei cazuri
distincte, definite de contactul dintre feele rosturilor :
1. Feele rostului sunt în contact :
Rosturi cimentate, cu liant cuaritic sau similar
Rosturi cu perei nealterai, cu pete numai în suprafa
Rosturi cu perei uor alterai, având umpluturi cu
minerale rigide sau cu particule nisipoase fr argil
Rosturi cu fee acoperite de argile prfoase sau nisipoase
Rosturi cu fee acoperite de minerale argiloase cu caolinit,
talc, mic, gips sau grafit în grosimi de maxim 1 … 2 mm
2. Feele rostului intr în contact la forfecri de maxim 10 cm :
Rosturi cu umplutur din nisip sau roci dezintegrate
Rosturi cu material de umplutur din minerale
puternic consolidate cu grosime < 5 mm
Rosturi cu material de umplutur mediu sau slab consolidat,
din minerale argiloase cu grosime < 5 mm
Rosturi cu umpluturi din argile cu proprieti
de umflare, de tip montmorillonit, cu grosime < 5 mm
3. Feele rostului nu sunt în contact :
Rosturi cu zone sau benzi de roc dezintegrat
Rosturi cu umplutur din fragmente de roc
Rosturi cu umplutur din materiale argiloase,
în funcie de gradul de consolidare
Rosturi cu umplutur din argile nisipoase
sau prfoase, fr înmuiere
Rosturi cu umplutur argiloas
Ja = 0,75
Ja = 1,0
Ja = 2,0
Ja = 3,0
Ja = 4,0
Ja = 4,0
Ja = 6,0
Ja = 8,0
Ja= 8,0..12,0
Ja = 6,0
Ja = 6,0…8,0
Ja=8,0…12,0
Ja = 5,0
Ja=13,0…20,0
g) Pentru influena dat de prezena apei valorile indicelui Jw se determin în funcie de afluxul
de ap la deschiderea excavaiei sau/i în funcie de presiunea apei interstiiale. Astfel :
Excavaii uscate sau cu aflux minor de ap, local
sub 5 l /min ; presiune interstiial < 0,1 MPa
Aflux mediu de ap, cu splri ocazionale ale
rostului; presiune interstiial în gama 0,1 – 0,25 MPa
Aflux mare de ap :
presiune interstiial mare în gama 0,25-1 MPa
Aflux mare de ap, cu splarea materialului din rost ;
presiuni interstiiale în gama 0,5 – 1 MPa
Aflux foarte mare de ap la deschiderea
excavaiei cu diminuare în timp ;
presiune interstiial > 1 MPa
Aflux foarte mare de ap, constant în timp
Jw = 1,0
Jw = 0,66
Jw = 0,5
Jw = 0,33
Jw= 0,1…0,2
Jw= 0,05..0,1
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
h) Pentru factorul de reducere a eforturilor, valorile indicelui parial SRF se determin diferit, în
trei situaii posibile.
1. În cazul în care excavaia în roc intersecteaz o zon slab, susceptibil de a produce
surpri :
Zone slabe extinse, coninând argile sau roci descompuse
Zone cu multiple rupturi prin forfecare
O singur zon slab, cu coninut argilos
O singur zon de forfecare în roc masiv
SRF = 10,0
SRF = 7,5
SRF= 2,5…5,0
SRF = 2,5
2. În cazul rocilor masive, în funcie de starea de efort in situ (efort principal V1 ), comparat cu
rezistenele la compresiune ( V c ) i la întindere ( V t ), conform tabelului nr.6.
Tabelul nr.6. Factorul de reducere al eforturilor pentru roci masive
V c /V1
V t /V1
Caracteristica
SRF
RMR redus
> 200
> 13
2,5
Eforturi medii
200 … 10 13 … 0,5
1,0
Eforturi mari
10 … 5 0,5 … 0,3 0,5 … 2,0
Roci
mediu
0,3 …
5 … 2,5
5 … 10
fracturate
0,15
Roci
puternic
10 …
< 2,5
< 0,15
fracturate
20
3. În cazul rocilor cu dilatan major sau cu potenial de umflare :
împingerea muntelui este moderat
SFR = 5 … 10
împingerea muntelui este ridicat
SFR = 10 … 20
umflarea rocii este moderat
SFR = 5 … 10
umflarea rocii este semnificativ
SFR = 10 … 15
5.
Stabilizarea excavaiilor subterane
(1) În procesul de excavare starea de efort preexistent în masiv este perturbat, iar în zona golului
creat apar concentrri de eforturi. Roca din vecintatea conturului excavat poate deveni instabil i
pot apare surpri, uneori de mare amploare. Lucrrile de sprijinire sunt cele care trebuie s intervin
în procesul de reechilibrare a rocii, prevenind surprile i asigurând securitatea lucrrii, atât în faza
de execuie, cât i în perioada de exploatare.
5.1.
Mecanisme de instabilitate
a) În cazul rocilor omogene i izotrope instabilitatea conturului excavat este generat de
concentrrile de efort care apar în zona conturului ca urmare a redistribuirii eforturilor iniiale din
masiv.
13
14
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
b) Creterea eforturilor tangeniale în vecintatea conturului excavat poate conduce uneori la
expulzarea unor fragmente de roc sau chiar a unor blocuri de roc din contur. Instabilitatea are un
caracter fragil, cu cedare instantanee, favorizat de combinaii defavorabile ale discontinuitilor
preexistente.
c) În cazul rocilor stratificate apar mecanisme de cedare specifice. În cazul rocilor cu stratificaie
înclinat, afectat de fisuraia perpendicular pe stratificaie, conturul excavat devine instabil prin
desprinderea de blocuri cauzat în principal de câmpul gravitaional. Dac stratificaia este
orizontal, atunci la cheie se produce încovoierea unor lespezi de roc, care se rup succesiv prin
întinderea fibrei inferioare cu propagare spre masiv. Dac stratificaia este vertical cedarea se
produce prin flambarea unor coloane verticale la perei urmat de formarea unei boli de surpare, ca
urmare a cedrii naterilor.
d) În cazul în care masivul de roc este afectat de plane de discontinuitate major, însoite adesea
de fisuraie, în cheie are loc o surpare prin cedarea naterilor i cderea de blocuri de roc sub
propria greutate. La cheie, sau în zona pereilor laterali, apar blocuri de roc instabile, care se pot
desprinde din conturul excavat.
5.2.
Diagrama convergen - fretare
(1) Structura unei lucrri subterane cuprinde golul excavat, lucrrile de sprijinire/cmuire care
asigur stabilitatea excavaiei i masa de roc înconjurtoare. Excavarea este un proces care se
desfoar în spaiu i în timp, iar redistribuirea eforturilor iniiale din masiv i interaciunea dintre
masa de roc (care sufer deformaii) i structurile de sprijinire (care tind s limiteze aceste
deformaii i se încarc odat cu propria deformare) sunt, de asemenea, fenomene ce evolueaz
pe msura progresului excavrii.
a) Deplasarea conturului excavat ctre gol în procesul excavrii poart denumirea de deplasare de
convergen sau prescurtat convergen.
b) Împiedicarea deplasrilor de convergen se numete fretare. Frontul excavaiei împiedic parial
producerea deplasrilor de convergen prin masa de roc neexcavat i, ca urmare, prezena
frontului are efect de “fretare”. Pe msur ce efectul de fretare indus de frontul excavaiei descrete
în timp ce excavaia progreseaz, în spatele frontului sprijinirea instalat intervine la rîndul ei în
împiedicarea deformaiilor mobilizînd un nou efect de fretare.
c) Efectul tridimensional creat de front i împiedicarea parial a deplasrilor de convergen pot fi
puse în eviden printr-o reprezentare grafic denumit diagrama convergen - fretare (figura nr.1).
În ordonat se reprezint efortul radial normal pe conturul excavat. Sunt dou abscise. Prima
corespunde deplasrilor de convergen ur , iar a doua poziiei frontului, respectiv poziiei sprijinirii.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Legend:
r - efortul normal pe conturul excavat
0 - efortul iniial din masivul de roc
ps - presiunea exercitat de sprijinire
r,f - cota parte din efortul iniial existent
la momentul activrii susinerii
ur - deplasarea de convergen
ur,s - deplasarea spre gol a sprijinirii
ur,f - deplasarea de convergena produs
pîn la activarea susinerii
ur,max - deplasarea de convergen
d - distana fa de front a sprijinirii
maxim la reechilibrare fr sprijinire
D - distana fa de front unde nu se mai resimte influena frontului
Figura nr.1. Diagrama convergen - fretare
d) Curba nr.1 din diagrama convergen - fretare, denumit curba caracteristic a rocii, reprezint
relaia dintre deplasarea radial produs i efortul radial pe contur. Când frontul este situat chiar în
dreptul seciunii, deplasarea radial este ur , f , iar efortul radial V r, f este o cot parte din efortul
iniial V 0 . Pe msur ce frontul avanseaz, efectul de fretare dat de roca neexcavat descrete.
Dac masivul de roc are capacitatea de a se reechilibra singur, se atinge o situaie de echilibru
dat de u r u r , max i V r 0 . Dac îns, datorit deplasrilor de convergen excesive excavaia
devine instabil (ramura 3 a curbei nr.1), atunci contribuia sprijinirii este absolut necesar.
e) Curba nr.2 din diagrama convergen - fretare, denumit curba caracteristic a sprijinirii, reprezint
relaia dintre deplasarea radial impus sprijinirii de deplasarea de convergen a rocii i presiunea
radial exercitat de sprijinire pe contur, p s , care se opune deplasrii radiale.
f) Intersecia celor dou curbe din diagrama convergen - fretare corespunde situaiei de echilibru, în
care sprijinirea preia efectul de fretare indus pân acum de front, deplasarea de convergen se
stabilizeaz la u r , s , iar pe conturul excavat interaciunea roc-sprijinire este caracterizat de
presiunea de fretare p s .
15
16
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
6. Sisteme de sprijinire - clasificare i alctuire
6.1. Clasificare
a) În funcie de efectele structurale ale sprijinirilor sunt dou sisteme:
sprijinirea de tip elastic, cu ancore, cu pri-beton sau cu ancore i pri-beton, care devine
activ din momentul instalrii, se deformeaz odat cu roca i contribuie la reechilibrarea
masivului de roc;
sprijinirea rigid, cu cintre metalice, care devine activ numai dup surparea conturului
excavat; roca rmas stabil este un element pasiv în raport cu sprijinirea i exercit încrcri
asupra cintrelor la deformarea ctre conturul excavat.
b) Suportul grafic al clasificrii este dat de diagrama convergen-fretare din figura nr.2, iar
alctuirea constructiv este schiat în figura nr.3.
Figura nr.2. Clasificarea sprijinirilor în funcie de diagrama convergen-fretare
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
A
Cintru metalic
17
B
Torcret
Plas de
armare
Ancore
Rigol
Rigol
Figura nr.3. Sisteme de sprijinire: (A) cu ancore i pri-beton; (B) cu cintre metalice
6.2. Alegerea sistemului de sprijinire
a) Dimensionarea lucrrilor de sprijinire este posibil numai în cazul rocilor omogene, neafectate de
discontinuiti. Complexitatea de comportare a maselor de roc a impus formularea unor reguli
empirice de alegere i predimensionare a sistemelor de sprijinire, având la baz clasificrile uzual
folosite pentru masivele de roc: RQD, RMR, i Q.
6.2.1. Alegerea sistemului de sprijinire în funcie de RQD
Tabelul nr.7. Recomandri pentru sistemele de sprijinire în funcie de RQD
Calitatea
rocii
Metoda de
excavaie
Ancorare
Sistemul de sprijinire
pri-beton
Foarte bun
Forare
Ocazional
Ocazional, local
RQD > 90
Explozivi
Ocazional
Local, 6...8 cm
Bun
Forare
Local, 6...8 cm
75<RQD<90
Explozivi
Ocazional sau
la 1,5...2 m
În ah, la 1,5..2 m
Acceptabil
Forare
În ah, la 1,2..2 m
La cheie, 6..8 cm
50<RQD<75
Explozivi
În ah, la 1..1,5 m
La cheie i lateral
10 cm
Slab
Forare
În ah, la 1..1,5 m
Contur, 8..10 cm
combinat cu
ancore
La cheie i lateral
8...10 cm
Cintre metalice
Ocazional
0...0,2 B
Ocazional
0...0,3 B
La 1,5...2 m
0...0,4 B
La 1,5...2 m
0,3...0,4 B
La 1,5... 2 m
0,4...1 B
La 1,2...1,5 m
0,6...1,3 B
La 1,0...1,2 m
1,0...1,6 B
18
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
25<RQD<50
Explozivi
În ah, la 0,6..1,2 m
Foarte slab
Forare
În ah, la 0,6..1,2 m
Explozivi
În ah, la 1 m
RQD<25
Contur, 10 cm
combinat cu
ancore
Contur, 10 cm
combinat cu cintre
Contur, 10..12 cm
combinat cu cintre
La 0,6...1,2 m
1,3...2 B
La 0,5 m
1,6...2,2 B
La 0,5 m
2,0...2,4 B
b) Recomandrile sintetizate în tabelul nr.7 sunt valabile pentru galerii i tunele circulare cu R =
1,5... 6 m. Sunt tratate separat cerinele de susinere i încrcrile în funcie de modalitatea de
excavare, cu main de forat la seciune plin sau cu explozivi.
c) În cazul sprijinirii cu cintre înalimea bolii de surpare se exprim ca o cot x din limea B a
excavaiei, iar împingerea vertical a muntelui este pm J r ˜ x ˜ B , unde J r este greutatea specific
a rocii.
6.2.2. Alegerea sistemului de sprijinire în funcie de RMR
d) Recomandrile se refer numai la tunelele i galeriile excavate cu explozivi, cu deschideri între 6
i 12 m. Sinteza recomandrilor este redat în tabelul nr.8.
Clasa de
roc
I
Foarte bun
RMR: 81-100
II
Bun
RMR: 61-80
III
Medie
RMR: 41-60
IV
Slab
RMR: 21-40
V
Foarte slab
RMR < 20
Tabelul nr.8. Recomandri pentru sistemele de sprijinire în funcie de RMR
Excavarea
Sistemul de sprijinire
Ancorare
pri-beton
Cintre metalice
La seciune plin
avans: 3 m
La seciune plin
avans: 1-1,5 m
sprijinire la 10..15m
de front
În dou trepte
avans: 1,50-3 m
sprijinire la avans
la 6 m de front
În dou trepte
avans: 1-1,5 m
sprijinire imediat
dup avans
În mai multe trepte
avans: 0,5-1,5 m
sprijinire imediat
dup avans pri- beton
dup pucare
Nu este necesar sprijinirea, cu
excepia unor ancore locale
Ocazional,
nu
Local, la cheie
l anc 3 m
5 ... 6 cm
la 2...2,50 m
În ah, la
1,50 ... 2 m
l anc
3...3,5 m
plas la cheie
În ah, la
1 ... 1,5 m
La cheie
6 ... 10 cm
La perei 3 cm
La cheie
10...15 cm
l anc 3...4,5 m
La perei
10 cm
plas pe contur
La cheie
În ah, la
15...18 cm
1 ... 1,5 m
l anc 4,5...6 m plas pe La perei 12 cm
În front 5 cm
contur
ancore în vatr
nu
Cintre uoare
sau medii, la
1,5 m
Cintre medii
sau grele, la
0,75 m, cu
palplane
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
6.2.3. Alegerea sistemului de sprijinire în funcie de clasificarea Q
e) În funcie de indicele Q i de dimensiunile excavaiei subterane sunt definite 38 de categorii de
sprijinire. În lucrarea de fa s-au reinut numai sistemele de sprijinire (cu numerotarea original)
specifice galeriilor i tunelurilor (deschideri sub 6 ... 10 m).
f) Sinteza recomandrilor este prezentat în tabelul nr.9 i în figura nr.4.
Categoria
sprijinirii
Q
17
10-4
Tabelul nr.9. Recomandri pentru sistemele de sprijinire în funcie de indicele Q
Deschi- Presiune
Sistemul de
RQD/Jn
Jr/Jn
derea
de
sprijinire
(m)
fretare
(MPa)
>30
3,5...9
0,1
- ancorare ocazional, ancore libere
sau betonate
10-30
-
“
“
<10
-
>6
“
4-1
<10
>12,5
<0,75
<6
2...6
“
0,15
4-1
<12,5
10-30
<0,75
>0,75
>1
“
“
4-10
“
“
0,15
<10
<30
>1
<1
“
“
“
“
1-0,4
>30
>10
>0,5
“
1,5...4
“
0,225
26
1-0,4
<10
-
>0,5
-
“
3...7
“
0,225
30
0,4-
>5
-
2...6
0,3
21
22
25
- ancorare sistematic, ancore
libere sau betonate, la 1..1,5 m
- ancorare sistematic, ancore li–
bere sau betonate, la 1..1,5 m i
pri-beton 2..3 cm
pri-beton 3...5 cm
- ancorare sistematic, ancore
libere sau betonate, la 1 m i
pri-beton 2...3 cm
- pri-beton 3...5 cm
ancorare sistema–tic, ancore
libere sau betonate, la 1 m
- ancorare sistematic, la 1 m i
plas
- pri-beton 3...8 cm
- ancorare siste–matic, la 1 m i
pri-beton cu plas de armare
3...5 cm
- ancorare siste–matic, la 1 m
- ancorare sistematic la 1 m i
pri-beton pe plas armare 5 cm
- idem, ancore cu plas
- ancorare sistematic la 1 m i
pri-beton pe plas de armare,
ochiuri de 5...7,5 cm
- ancorare sistematic la 1m i
pri-beton 5 cm
19
20
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
0,1
<5
“
“
- ancorare sistematic la 1 m i
pri-beton pe plas de armare,
ochiuri de 5...7,5 cm
g) Recomandrile referitoare la ancorare trebuie adaptate corespunztor în cazul rocilor la care,
datorit eforturilor mari pe contur, exist tendina desprinderii de fragmente. De obicei, distana
dintre ancore scade la 0,8 m i se utilizeaz ancore uor pretensionate prin strîngerea piuliei.
h) O modalitate echivalent de alegere preliminar a sprijinirii se bazeaz pe graficul din figura 4.
Se utilizeaz un parametru adiional, intitulat “dimensiunea echivalent”, D e . Acesta se obine prin
împrirea dimensiunii semnificative a lucrrii subterane – deschidere, diametru sau înlime – la un
coeficient denumit ESR (Equivalent Support Ratio).
i) Valorile coeficientului ESR sunt alese în funcie de scopul excavaiei subterane i de gradul de
siguran cerut lucrrilor de sprijinire:
Galerii de studii, excavaii temporare.
ESR = 3-5
Galerii hidrotehnice, tunele pilot, galerii direcionale
ale unor caverne.
ESR = 1,6
Depozite subterane, tunele rutiere sau de cale ferat
de mici dimensiuni, castele de echilibru, tunele de acces.
ESR = 1,3
Centrale hidroelectrice subterane, tunele de mari
proporii, intersecii de galerii, caverne ale aprrii civile.
ESR = 1,0
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Figura nr.4. Grafic de alegere a sistemului de sprijinire în funcie de indicele Q.
j) Tipurile de sprijinire, a cror numerotare apare în figura nr.4 sunt:
(1)
- nesprijinit;
(2)
- ancorare ocazional;
(3)
- ancorare sistematic;
(4)
- ancorare sistematic i pri-beton nearmat sau, dup caz, armat cu plasa, în
grosime de 4-10 cm;
(5)
- ancore i pri-beton armat cu fibre de 5-9 cm;
(6)
- ancore i pri-beton armat cu fibre de 9-12 cm;
(7)
- ancore i pri-beton armat cu fibre de 12-15 cm;
(8)
- ancore, pri-beton armat cu fibre 15 cm i cintre uoare;
(9)
- cmuial de beton armat.
k) Sprijinirea prin ancorare utilizeaz de obicei ancore libere pe gaura de foraj, blocate în
adâncimea forajului, fie prin despicare, fie prin sistemul conexpan. Acestea prezint avantajul unei
instalri rapide i nu necesit o tehnologie dificil.
l) Ancorele sunt confecionate din fier beton cu diametrul de 25 sau 30 mm. Lungimea este uzual
cuprins între 2 i 4 m, dar cel mai adesea, dac nu sunt condiii geologice speciale, se utilizeaz
21
22
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
ancore de 2,50 m lungime. În mod normal, lungimea trebuie s fie proporional cu deschiderea
excavaiei, pentru a mri grosimea inelului de roc autoportant pe msur ce deschiderea crete.
O recomandare empiric, frecvent utilizat, specific lungimea ancorei la 1 / 4 1 / 3 din deschidere.
6.3 Adaptarea în execuie a sprijinirilor la situaiile din teren
a) La execuia lucrrii subterane se impune adaptarea continu a sprijinirii la condiiile din front.
Adaptarea se face pe baza experienei dar, în egal msur, i pe baza msurrii efectelor create
de sprijinirile propuse. Procesul de predimensionare, adaptare i corectare a sistemelor de sprijinire
poart denumirea de “politica sprijinirilor”.
b) Pe msur ce frontul avanseaz se stabilesc seciuni de msur care se echipeaz cu sisteme
de monitorizare a deplasrilor rocii i ale eforturilor de contact între roc i sprijinire. Seciunile de
msur corespund unor zone caracteristice cu condiii geologice similare i cu parametri
geomecanici asemntori.
c) Echiparea minim a unei seciuni de msur cuprinde reperi pentru msurarea convergenei i
extensometre de foraj. Direciile de msur sunt radiale, cel puin una la cheie i câte una la nateri.
d) Deplasrile de convergen sunt principalul indicator al stabilizrii sistemului roc-sprijinire.
Msurarea lor se face cu distometru cu fir de invar tensionat sau, mai simplu, cu banda de oel.
e) Deplasrile de convergen, ca i cele de la extensometre, se msoar la anumite intervale de
timp i se reprezint pe grafice care au în abscis timpul (figura nr.5). Frecvena msurtorilor se
reduce în timp, de la o msurtoare la câteva ore, la o msurtoare la câteva zile i apoi la una la
câteva sptmâni.
f) Dac deplasrile se stabilizeaz în timp (cazul-din figura nr.5) înseamn c ansamblul rocsprijinire a atins o nou stare de echilibru i deci c sprijinirea propus este potrivit. Dac exist
tendina de amplificare în timp a deplasrilor (cazul nr.2-din figura nr.5) atunci, pe de o parte trebuie
intervenit cu armoferme sau cintre în zona deja sprijinit, iar pe de alt parte, în zonele urmtoare
ce urmeaz a fi sprijinite se va reconsidera sprijinirea propus, îndesind ancorele, mrind lungimea
acestora, îngroând pri-betonul etc.
Figura nr.5. Urmrirea stabillizrii excavaiei prin msurtori: a – echiparea seciuni de msur;
b – reprezentarea deplasrilor msurate în funcie de timp.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
g) Pe baza datelor obinute în seciunea de msur se face validarea sprijinirii propuse sau se
procedeaz la corectarea acesteia. Decizia este extrapolat pentru întreaga zon caracteristic.
h) În cazul tunelelor sau galeriilor de mari dimensiuni, realizate în roci mai slabe, aplicarea
simultan a sprijinirii odat cu deschiderea golului impune excavarea în trepte sau cu galerii
direcionale. Dup excavarea unei trepte sau odat cu progresul galeriilor direcionale, se
procedeaz la ancorarea conturilor care sunt comune cu cele ale excavaiei finale i la aplicarea de
pri-beton.
i) In cazul unor deplasri de convergen mari, datorit croroa nu se mai poate asigura gabaritul
interior al galeriei, se recurge la reprofilarea conturului.
j) Adaptarea tehnologiei de excavare la condiiile rocii, la dimensiunile excavaiei i la posibilitatea
de reechilibrare a acesteia dup excavare este parte integrant a politicii sprijinirilor.
7. Calculul sprijinirilor
(1) Stabilirea soluiei de sprijinire a excavaiilor subterane este bazat în principal pe înelegerea
fenomenelor de interaciune, pe intuiie i pe experien. În cadrul fazelor de proiectare se impune
îns dimensionarea lucrrilor de sprijinire. Dimensionarea servete organizrii tehnologice a
execuiei i, în special, estimrii costurilor proiectelor. Datorit dificultilor de modelare prin calcul a
fenomenelor i de determinare prin încercri a multitudinii de parametri care intervin în calcule,
dimensionarea sprijinirilor are numai un caracter preliminar i orientativ.
7.1. Calculul sprijinirilor elastice prin metoda convergen - fretare
(1) Calculul sprijinirilor elastice se refer la verificarea unei soluii de sprijinire propuse având la
baz caracteristicile rocii, presiunea de fretare necesar echilibrrii masivului i capacitatea
portant a sprijinirii.
a) Etapele de calcul sunt:
- trasarea curbei caracteristice a rocii pe baza proprietilor mecanice ale acesteia;
- stabilirea unei anumite alctuiri a sprijinirii, pentru care se traseaz curba ei caracteristic.
- definirea noii stri de echilibru la intersecia dintre cele dou curbe caracteristice i
determinarea presiunii de fretare necesare.
- compararea presiunii de fretare necesare cu presiunea maxim care poate fi exercitat de
sprijinire i validarea sau invalidarea sprijinirii propuse:
i. dac presiunea de fretare necesar este egal sau apropiat de presiunea capabil a sprijinirii
atunci sprijinirea propus este satisfctoare;
ii. dac presiunea de fretare necesar este mai mare decât presiunea capabil a sprijinirii atunci
sprijinirea se suplimenteaz.
23
24
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
7.1.1. Curba caracteristic a rocii
a) Caracteristica rocii în cazul comportrii liniar elastice este o dreapt (figura nr.6). În dreptul
frontului efortul radial are valoarea aproximativ V r , f 0,7 V 0 . Deplasarea maxim are valoarea:
dat de relaia nr.(2).
u r , max
1 P 0
V R
E
( 2)
unde: 0 este efortul iniial din masiv;
E este modulul de elasticitate al rocii;
este coeficientul Poisson al rocii.
Figura nr.6. Caracteristica rocii în cazul comportrii elastice
b) Caracteristica rocii în cazul comportrii neliniare (elastoplastice sau elasto fragil plastice) are trei
zone, departajate de intrarea în stadiu plastic (punctual B în figura nr.7, caracterizat de parametrul
e) i de declanarea surprii (punctual C în figura nr.7, caracterizat de parametrul
lim).
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Figura nr.7. Caracteristica rocii în cazul comportrii neliniare a rocii
c) În cazul comportrii neliniare criteriul de plasticizare este criteriul Mohr - Culomb:
V1 k p V 3 c p ,
(3)
unde:
kp
1 sin M
;
2 c cos M
cp
1 sin M
1 sin M
cu - unghiul de frecare intern al rocii i c - coeziunea.
iar V1 i V 3 reprezint eforturile principale maxime i minime.
d) Parametrul
e
(4)
care definete intrarea în zona plastic este dat de expresia:
Oe
1
§
¨k p 1 k p 1 ¨©
cp ·
¸
V0 ¸¹
(5)
iar ramura BC a curbei caracteristice (figura nr.7) se construiete dând valori
0,95 i calculând ordonata (1- ) 0 i abscis
unde:
iar
Rp
D 1
º
O e u re, max ª § R p ·
«
¸
D 1»
2¨
ur
D 1 « ¨© R ¸¹
»
¬
¼
(6)
n
§ p ·
R ¨¨
¸¸
©1 O ¹
(7)
este dilatana rocii.
p
2 cp /V 0
k p 1
si
n
1
kp 1
în domeniul 0,60 ...
25
26
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
e) Curba caracteristic se modific atunci cînd zona plastic se extinde i apare bolta de surpare.
Înalimea bolii de surpare este (figura nr.8):
hbs
b
2f
Figura nr.8. Formarea bolii de surpare
unde b = 2R este deschiderea excavaiei, iar f este coeficientul de trie a rocii.
lim,
f) Delimitarea zonei de valabilitate a curbei caracteristice este dat de
egalitatea:
Rp
§ p ·
¸¸
R ¨¨
1
O
lim ¹
©
care rezult din
n
R hbs
(8)
g) Dup apariia bolii de surpare, materialul desprins acioneaz asupra sprijinirii cu o presiune
maxim pm J r ˜ hbs , unde J r este greutatea specific a rocii.
7.1.2. Curba caracteristic a sprijinirii
a) Caracteristica sprijinirii (denumit i curba efectului de fretare) este relaia dintre creterea
deformaiei radiale, ' u r i sporul de efort radial exercitat de sprijinire asupra conturului excavat,
' p s . Conform figurii nr.9, relaia are abscis iniial ur, a , care ine seama de momentul instalrii i
de interspaiul dintre conturul excavat i sprijinire (ca la armoferme) i are forma general:
' ps
k s ' ur
R
,
în care k s este rigiditatea sprijinirii, iar R raza echivalent a golului excavat.
(9)
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
27
Figura nr.9. Caracteristica sprijinirii
b) Rigiditatea sprijinirii cu torcret are expresia:
ks
Et e
(1 P t ) 2 R
(10)
unde: e este grosima torcretului, Et este modulul de elasticitate al torcretului, iar t este coeficientul
Poisson al acestuia.
c) Relaia (10) este valabil numai dac inelul de pri-beton se închide în vatr. Dac inelul rmâne
deschis, rigiditatea acestuia se reduce corespunztor.
d) Valoarea maxim a presiunii de fretare exercitat de sprijinirea cu torcret se limiteaz la:
p t , max V c ,t
e
,
R
(11)
unde c,t este rezistena la compresiune a torcretului. În evalurile numerice îns, se alege uneori
c,t 6Mpa, limitare care reduce riscul de voalare a inelului de torcret. Dei torcretul se muleaz pe
o plas de armare, efectul acesteia se neglijeaz, dat fiind faptul c inelul lucreaz în compresiune.
e) Ancorarea conturului excavat se face cu ancore nebetonate, blocate la capul dinspre masiv i
fixate pe faa excavaiei cu plcue. La fixare, prin rotirea pe filet a plcuei, se obine, pe lâng
blocare i o pretensionare a ancorei.
e) Rigiditatea sprijinirii cu ancore are expresia:
28
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
R
ks
er e L
1
˜
4l
S d 2 Ea
Q
(12)
unde, conform figurii nr.10, semnificaia termenilor este:
R - raza excavaiei;
er - distana dintre ancore pe contur;
eL - distana dintre ancore în lungul tunelului;
d - diametrul ancorei;
l - lungimea efectiv a ancorei;
Ea - modulul de elasticitate al ancorei;
Q este factorul de proporionalitate aferent încercrii de zmulgere a ancorei (conform
diagramei i notaiilor din figura nr.10,b):
Q
(u2 u2, e ) (u1 ue,1 )
Ta 2 Ta1
(13)
Figura nr.10. Sprijinirea cu ancore: a - schema sprijinirii;
b – rezultatele încercrii de smulgere a unei ancore.
f) Valoarea maxim a presiunii de fretare exercitat de sprijinirea cu ancore se limiteaz la:
p s, max
Ta , r
er e L
,
(14)
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
unde Ta , r este fora maxim din ancor la smulgere, determinat prin încercri proprii sau asimilat
pe baza datelor din literatura de specialitate referitoare la încercri de smulgere pentru acelai tip
de roc i aceleai dimensiuni ale ancorei.
g) Trasarea curbei sprijinirii în cazul sistemelor de sprijinire combinate (torcret i ancore) ine seama
de faptul c instalarea elementelor sprijinirii se face secvenial. Dac se noteaz cu u r , a1
deplasarea radial suportat de roc pân când devine activ componenta nr.1 a sistemului de
sprijinire i cu ur , a 2 deplasarea radial la contur pân când devine activ componenta nr.2 (figura
nr.11), atunci se pot scrie relaiile:
Figura nr.11. Trasarea caracteristicii sprijinirilor combinate.
ur
u r , a1 ur ur,a 2 R
k s1
pentru u r , a1 u r u r , a 2
ps
R
k s1 k s 2
ps
pentru u r ! u r ,a 2
(15,a)
(15,b)
Deplasarea radial maxim pe care o poate prelua sistemul de sprijinire este egal cu deplasarea
maxim admisibil pentru prima component a sistemului.
h) Valorile maxime ale presiunilor de fretare bazate pe date experimentale i msurtori în execuie
sunt:
pentru sprijinirea cu torcret, cu grosimi cuprinse între 5 i 20 cm, presiunea de fretare poate
ajunge la 0,5 MPa în tunele/galerii circulare cu diametrul sub 4 m, respectiv pân la 0,2 MPa
în cazul tunelelor/galeriilor circulare cu diametrul de 10 m.
29
30
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
pentru sprijinirea cu ancore, în funcie de distana dintre ancore, lungimea acestora i
rezistena rocii în zona de ancorare, presiunile de fretare variaz între 0,05 MPa i 0,2 MPa;
7.2. Calculul sprijinirilor prin metoda bolii de surpare
(1) Metoda bolii de surpare se aplic la calculul sprijinirilor rigide, cu cintre grele. Cintrele i plasa
sau elementele longitudinale pozate pe extradosul cintrelor (între acestea i conturul excavat)
trebuie s preia încrcrile date de roca desprins din contur – surpri sau blocuri.
(2) În prezentul ghid relaiile de calcul se bazeaz pe teoria bolii de surpare a lui Protodiaconov,
care asimileaz roca – considerat puternic fisurat i fragmentat de excavarea cu exploziv - cu
un mediu pulverulent. Deasupra excavaiei se formeaz o bolt de surpare, iar materialul de peste
bolt îi transmite încrcrile ctre pereii laterali, printr-o zon comprimat, denumit bolt de
descrcare (figura nr.12). Încrcarea vertical este egal cu greutatea materialului surpat, iar
Încrcarea orizontal este dat de împingerea activ exercitat pe pereii laterali.
Figura nr.12. Notaii pentru relaiile de calcul
a) Înlimea bolii de surpare se evalueaz în funcie de deschiderea b a excavaiei:
h
b
2f
(16)
unde f reprezint coeficientul de frecare intern, denumit coeficient de trie sau coeficient
Protodiaconov.
b) Mrimea lui f se evalueaz pe baza datelor culese în teren pentru galerii excavate, prin
asimilare, în funcie de condiiile geologice reale. Încadrarea în baza de date i selecia
coeficientului de trie, se recomand s se realizeze de inginerul geolog. Cu titlul informativ, sunt
prezentate valorile lui f pentru câteva tipuri de roci.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Roca
Granite
Calcare
Conglomerate
f
t 10
8
4
Calcare
fisurate
2
31
Marne
argiloase
1
În multe situaii se utilizeaz i o evaluare estimativ a coeficientului de trie f = Rc / 10, în funcie
de rezistena la compresiune a rocii Rc , unde Rc este exprimat în MPa.
c) Ordonata maxim a împingerii verticale asupra sprijinirii i respectiv împingerea medie sunt date
de expresiile:
p v , max
Jr
b
2 f
p v , med
J rb
3f
(17)
d) Împingerea lateral total are valoarea:
(
1
2
H ( 2 q J r H ) tg 2 ( 45 M / 2) ,
(18)
care se poate distribui liniar (cu distribuie trapezoidal sau constant pe înlimea excavaiei).
Valoarea unghiului de frecare interioar rezult din M arctg f . Presiunea lateral este mult mai
mic decât presiunea vertical. Ea nu apare decât în roci moi (cu f 2) , în care este posibil
formarea planurilor de alunecare.
e) În cazul rocilor stratificate sau cu planuri de i stuozitate bine definite teoriile bazate pe bolta de
surpare sunt practic neaplicabile. Încrcarea transmis sprijinirilor rigide depinde de direcia i
cderea planurilor de discontinuitate, de frecvena i distana dintre acestea i de efectele induse de
excavarea cu explozivi. Încrcarea vertical este exprimat sub forma greutii înlimii coloanei de
roc ( pv J r ˜ h ). Valoarea coloanei h nu poate depi h 0,5 b în cazul stratificaiei/ i stuozitii
orizontale, respectiv h
0,25 b în cazul stratificaiei/ i stuozitii verticale.
8. Elemente specifice cavernelor subterane
a) Excavarea cavernelor nu se face la seciune plin ci etapizat, în faze succesive, care asigur
condiii de stabilitate mult mai bune. Datorit deschiderilor i înlimilor mari, se excaveaz iniial
bolta cavernei, într-o succesiune care s permit permanent controlul stabilitii.
b) Pentru sprijinirea din zona bolii se utilizeaz curent dou variante privind secvenele de excavare
i sprijinire (figura nr.13):
- În prima variant (figura nr.13,a) se realizeaz iniial o galerie direcional central, sprijinit
cu pri-beton, dup care excavaia se lrgete spre cuzinei, concomitent cu ancorarea;
- În a doua variant (figura nr.13,b), excavarea se începe cu dou galerii direcionale în zona
cuzineilor, sprijinite prin ancorare. Deschiderea excavaiei bolii se face ctre zona central,
utilizând roca neexcavat de sub bolt pentru suportul cofrajului bolii.
32
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Figura nr.13. Faze de execuie la excavarea i sprijinirea bolii:
a – cu galerie direcional central; b – cu galerii direcionale la cuzinei.
c) Deschiderea excavaiei bolii, în lungul cavernei se face în sistemul cu lamele campioane
alternante, pstrând între ele roca neexcavat cu rol de suport. Excavarea lamelelor rmase se
face numai dup execuia bolii de beton armat aferent lamelelor excavate, care are astfel i rol de
sprijinire pentru excavarea din a doua faz.
d) Instalarea ancorrii se face imediat dup fiecare etap de deschidere a excavaiei din zona bolii,
cât de repede permite tehnologia de excavare. În cazul rocilor cu RQD t 50% , aa cum sunt cele
din amplasamentele marilor caverne subterane, predimensionarea ancorrii se face admiând c
presiunea de fretare pe care trebuie s o asigure la limit ancorarea este de panc (0,1...0,2) J r B ,
unde J r este greutatea specific a rocii, iar B este deschiderea cavernei.
e) În cazul în care roca este fragmentat cu rosturi lise, cu frecare redus, dimensionarea ancorrii
se face în funcie de unghiul de frecare pe discontinuiti, conform graficului din figura nr.14.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Figura nr.14. Necesarul de ancorare, exprimat prin raportul p anc / r ,
în funcie de unghiul de frecare intern pe discontinuiti.
f) Lungimea ancorelor din zona bolii se stabilete în funcie de deschiderea cavernei. În figura
nr.15, domeniul haurat servete pentru dimensionarea preliminar. În grafic se prezint i
tendina actual, bazat pe experiena lucrrilor executate în ultima perioad.
dimensionare preliminar
Figura nr.15. Recomandri privind lungimea ancorelor din zona bolii.
33
34
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
g) Excavarea zonei inferioare a cavernei propriu-zise se atac dup ce se betoneaz integral bolta,
cu rol de cmuial definitiv.
h) Dac prin excavarea pereilor cavernei se formeaz blocuri instabile, decupate de stratificaie,
ancorele sau ancorajele pretensionate trebuie astfel plasate încât s majoreze rezistena la
forfecare mobilizat pe suprafaa de alunecare (figura nr.16). Majoritatea ancorelor trebuie s
traverseze planul de alunecare, urmând s se reduc la minim ancorele ce traverseaz planurile de
separare. Orientarea primei categorii de ancore trebuie s formeze cu planul de alunecare un unghi
T 15...300 , pentru a asigura rezistena la forfecare maxim.
Figura nr.16. Prevenirea alunecrilor progresive interstrat:
a – mecanismul de instabilitate; b – notaii
i) Ancorarea trebuie s asigure o presiune normal, p s , care s menin rezistena la forfecare
interstrate. Mrimea acestei presiuni echivalente, date de ancorare, este:
ps t
V t tg M
tg ( D M)
,
(19)
unde Vt este efortul tangenial la perete, M este unghiul de frecare între strate, iar D este
înclinarea stratelor fa de vertical.
9. Elemente specifice galeriilor hidrotehnice sub presiune
(1) Cmuiala galeriilor sau tunelelor (bolt, bolt-perei sau contur integral betonat) este tratat ca
fiind o structur hiperstatic. Reaciunile mobilizate pe conturul de rezemare a cmuielii se
evalueaz admiând c roca este un mediu continuu i elastic. La evaluarea încrcrii active
exercitate de roc, denumit împingerea muntelui, se face abstracie de efectul stabilizator al
sprijinirilor, care sunt considerate lucrri provizorii. Împingeriea muntelui se calculeaz conform
subcapitolul 7.2, referitor la evaluarea încrcrilor asupra sprijinirilor rigide.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
35
(2) În cazul galeriilor sub presiune, fenomenele de interaciune au un caracter special, impus de
concepia diferit a cmuielilor acestor structuri. De aceast dat principala încrcare este dat
de presiunea interioar a apei. Principalul rol al cmuielii îl constituie asigurarea condiiilor de
curgere, cu rugozitate controlat, în timp ce presiunea interioar este transferat, în cea mai mare
msur, masivului de roc în care este realizat galeria.
a) Cmuiala galeriei sub presiune se realizeaz sub forma unui inel relativ subire din beton
armat, cu grosimi de 15...30 cm, care supus presiunii interioare, este solicitat la întindere i
fisureaz i o coroan de roc injectat cu lapte de ciment sub presiune în jurul cmuielii care
asigur etaneitatea.
b) Se admite ipoteza simplificatoare conform creia roca este un material continuu, elastic i
izotrop, caracterizat prin modulul de elasticitate (deformaie) E r i prin coeficientul Poisson P r .
c) Reaciunea elastic a rocii, q , este mobilizat de deformarea ctre masivul de roc a cmuielii
supuse presiunii interioare a apei, pi . (figura nr.17). Ea acioneaz în egal msur atât la
extradosul cmuielii, cât i pe conturul (suprafaa) excavat al rocii.
Figura nr.17. Definirea reaciunii elastice a rocii
Valoarea reaciunii elastice este:
q
2 (1 P b ) pi
R ( a 2 1) 2a 2 (1 P b )
(20)
unde notaiile sunt cele din figura nr.21, E i
semnific modulul de deformare i respectiv
coeficientul Poisson, cu indicii b - beton, r - roc, iar abrevierile sunt:
Re
, denumit grosimea relativ a cmuelii,
a
Ri
1 P r Eb
, denumit rigiditat relativ cmuial-masiv.
R
˜
1 Pb Er
36
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
d) În cazul rocilor mai puin deformabile ( R 5 ) cmuiala este puin solicitat, o bun parte din
presiunea interioar fiind preluat de masiv. Când roca este mai deformabil ( R ! 10) este raional
s se prevad cmuieli mai subiri pentru a majora transferul presiunii ctre masiv.
e) Grosimea inelului de beton al cmuelii se alege pe criterii constructive, la un minim tehnologic
raional, iar armarea are rol de control al fisuraiei inelului –întins centric – care trebuie s-i menin
o continuitate la limit, fr îns ca deschiderea fisurilor s fie o stare limit de dimensionare.
f) Injeciile de impermeabilizare/consolidare realizate la presiuni mari foreaz masa de roc s se
deplaseze ctre cmuiala de beton armat producând comprimarea acesteia; efectul, fiind
premergtor punerii galeriei sub presiune de ap, este denumit de precomprimare.
g) Efectul de precomprimare se include în calcule fiind asimilat cu exercitarea pe extrados a unei
presiuni suplimentare E pinj , cu E 1 , unde pinj. este presiunea de injectare. Mrimea lui depinde
de raportul E r / E dintre modulul de deformare al masei de roc i modulul de deformare a rocii
propriu-zise. variaz între 0,1 pentru E r / E = 1 i 0,4 pentru E r / E = 0,1.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
37
Anexa nr.1
Referine tehnice
A. Standarde:
Nr.
crt.
1.
Indicativ
Denumire standard
SR EN ISO 14689-1:2004
2.
SR EN 1997-2:2007-Eurocod 7
3.
SR EN 1997-2:2007/NB:2009
4.
SR EN 1997-2:2007/AC:2010
Cercetri i încercri geotehnice. Denumire i clasificarea
rocilor. Partea 1: Denumire i descriere.
Proiectarea geotehnic. Partea 2: Investigarea i încercarea
terenului.
Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 2: Investigarea i
încercarea terenului. Anexa naional
Eurocod 7: Proiectarea geotehnic. Partea 2: Investigarea i
încercarea terenului
Not:
1. Referinele datate au fost luate în considerare la data elaborrii prezentei reglementri tehnice.
2. La data utilizrii reglementrii tehnice se va consulta ultima form în vigoare a referinelor
legislative i tehnice.
38
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
Anexa nr.2 - anex informativ
Exemplu de calcul a unei sprijiniri elastice
1. Datele problemei
Pentru a se pune în eviden modul în care se dimensioneaz, respectiv se verific un sistem de
sprijinire prin metoda convergen – fretare (CF), în cele ce urmeaz se trateaz cazul unui tunel
ovoidal excavat în isturi cristaline uor alterate, la o adâncime H a 40 m. Ha=30+N [m]
În anexa informativ se fac referiri la relaiile matematice din prezentul ghid, cu respectarea
numerotrii acestora.
Forma excavaiei se asimileaz cu una circular cu raza echivalent
R 4 m. Masa de roc este caracterizat de:
γ=26+0.1xN [kN/m3]
greutatea specific
J r 27 kN/m3
φ=28+0.12xN [deg]
unghiul de frecare interioar
M 29 0
coeziunea aparent
modulul de deformaie la descrcare
dilatana
efortul iniial din masiv, izostatic
coeficientul de trie (Protodiaconov)
c 0,12 MPa
E 1200 MPa
D 1,4
V 0 1,08 MPa
f 0,65
c=0.14-N/1000 [MPa]
E=1180+2xN [MPa]
2. Definirea caracteristicii rocii.
În prim instan se determina deplasarea elastic maxim teoretic, cu relaia nr.(2):
uemax
1 P
E
V0 R
1 0,2
1200
˜ 1,08 ˜ 4 0,432 ˜ 10 2 m
0,432 cm
Parametrii caracteristici ai criteriului de plasticizare Mohr-Coulomb, conform relaiilor nr.(3) i (4) au
valorile:
kp
cp
1 sin M
1 sin M
2 c cos M
1 sin M
2,882
0,40
Cota O e din deplasarea elastic maxim teoretic care se realizeaz efectiv în stadiul elastic se
determin cu relaia (5):
Oe
i de aici:
1
cp ·
1 §
0,4 ·
§
¨¨ k p 1 ¸¸
¸
¨¨1,882 1,08 ¸¹
k p 1 ©
V0 ¹ 3,882 ©
0,58
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
ure O e uemax 0,58 ˜ 0,432 0,250 cm.
Pe baza acestor prime valori se determin coordonatele punctelor A i B ale caracteristicii rocii
(vezi figura nr.7 i figura nr.A1):
Figura nr.A1.
Diagrama de convergen-fretare pentru analiza stabilitii galeriei din exemplul numeric.
­ V r, A 0,7 V 0 0,756 MPa
°
A®
°̄ur , A 0,3 ˜ 0,432 0,129 cm
­ V r , B (1 O e ) V 0 0,453 MPa
°
B ®
°̄u r , B u re 0,250 cm
Pentru trasarea poriunii BC a caracteristicii, care corespunde comportrii elasto-fragil plastice, se
determin o serie de perechi de valori V r , u r , dând valori parametrului O în domeniul (0,60 ... 0,95).
Relaiile de calcul nr.(7) pentru determinarea razei zonei plastice, respectiv nr.(6) pentru evaluarea
deplasrii radiale, se rescriu sub forma:
39
40
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
n
§ p ·
R ¨¨
¸¸
©1 O ¹
Rp
i:
ur
ª § Rp
A «2 ¨¨
« © R
¬
·
¸¸
¹
D 1
ª
A «2
«
¬
º
D 1»
»
¼
§ Rp
¨¨
© R
·
¸¸
¹
2, 4
º
0,4» ,
»
¼
unde:
p
2 c p / V0
1
n
k p 1
A
0,419
k p 1
0,531
O e ure, max
0,104
D 1
În tabelul nr.A1 sunt prezentate rezultatele calculelor pentru cele patru valori caracteristice ale
parametrului O care au servit la trasarea zonei BC a curbei caracteristice.
Tabelul nr.CF.1. Calculul coordonatelor caracteristici rocii
O
0,7
0,8
0,9
0,95
Vr
(1 O ) V 0
Rp
(MPa)
0,324
0,216
0,108
0,054
§ 0,419 ·
¸¸
R ¨¨
© 1 O ¹
0,531
ur
ª § Rp
0,104 «2 ¨¨
« © R
¬
(m)
4,776
5,923
8,559
12,300
·
¸¸
¹
2,4
º
0,4»
»
¼
(cm)
0,360
0,575
1,33
3,12
Limita de la care comportarea plastic genereaz formarea bolii de surpare (punctul C al
caracteristicii) se determin din condiia (8), care se rescrie sub forma:
n
§ p ·
R ¨¨
¸¸
©1 O ¹
R hbs
unde înlimea bolii de surpare are valoarea calculat conform relaiei (16):
hbs
Din relaia de condiie rezult:
b
8
2f
2 ˜ 0,65
6,25 m .
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
1 O
0,419
p
§ R hbs
¨¨
© R
1/ n
1,883
§ 10,25 ·
¨¨
¸¸
© 4 ¹
·
¸¸
¹
0,07
Coordonatele punctului C vor fi:
Vr
0,07 V0 0,0756 MPa
ª
ur 0,104 « 2
«¬
§ 10,25 ·
¨¨
¸¸
© 4 ¹
2, 4
º
0,4» 2,53 cm
»¼
Ramura DE a caracteristicii rocii este o paralel la axa u r i are ordonata:
p s J r ˜ hbs
27 ˜ 6,25 168
kN
m2
0,168 MPa
Caracteristica complet a rocii ABCDE se poate urmri în figura nr. A1.
3. Determinarea caracteristicii sprijinirii
În conformitate cu ipoteza comportrii liniar elastice a sprijinirii, caracteristica acesteia este o
dreapt a crei ecuaie este:
ps k s
ur ur,a
R
.
Pentru fiecare tip de sprijinire trebuie deci determinat rigiditatea k s i deplasarea liber a rocii ur , a
pân vine în contact cu sprijinirea. În continuare sunt analizate, pe rând, dou tipuri de sprijinire.
e=9+N/10 [cm]
4. Verificarea sprijinirilor propuse
Et=19000+N*50[MPa]
4.1. Sprijinirea cu pri beton.
μsb=0.15+N/200
Se admite realizarea unui inel de torcret cu grosimea e 10 cm . La momentul întririi, caracteristicile
elastice ale materialului sunt Et 20000 MPa i P sb 0,16 . Din relaia (10) rezult:
ks
Esb e
20000 ˜ 0,1
(1 P sb ) R
0,84 ˜ 4
595 MPa ,
iar de aici dreapta caracteristic:
ps
cu ur exprimat în centimetri.
1,48 ˜ ur (MPa)
41
42
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
x=1.7+N/50 [m]
În diagrama convergen-fretare din figura nr.A1 aplicarea torcretului se face la 2 m în spatele
frontului ( x d 2 m) , iar contactul cu roca este imediat ( u r, a 0) .
Echilibrarea excavaiei se obine în punctul de intersecie a caracteristicii sprijinirii cu caracteristica
rocii, E1 . Din diagram rezult p s 0,28 MPa.
inând seama c presiunea maxim ce poate fi exercitat de pri beton nu poate depi valoarea
determinat conform relaiei (11):
p ssb,lim
V c, sb
e
R
6 MPa
0,1
4
0,15 MPa,
rezult c torcretul nu este o sprijinire fezabil decât dac este asociat i cu ancorare.
4.2. Sprijinirea cu ancore
l=1.9+N/10 [m]
Ancorarea se realizeaz cu ancore nebetonate, cu lungimea l 2 m, din bare de oel cu diametrul
d 25 mm, dispuse într-o reea de eR ˜ eL 1 ˜ 1 m2. Din încercrile de smulgere au rezultat fora
maxim din ancor, Ta , smulgere 220 kN, i coeficientul de proporionalitate din relaia (13),
Q
'u
Ta
Ta,smulgere=210+N/2 [kN]
0,12 mm/kN.
Rigiditatea sprijinirii se calculeaz conform relaiei (12):
ks
R
er e L
˜
1
4l
S d 2 Ea
4
Q
1
˜
1
32
4 ,2
3,14 ˜ (0,025) 2 ˜ 210 000
MPa.
0,12
Pe baza acesteia se exprim apoi ecuaia dreptei caracteristice:
ps
ks
R
ur 0,08 ur (MPa),
cu u r exprimat în centimetri,
i în acest caz, instalarea ancorelor se face la 2 m în spatele frontului, iar efectul de interaciune se
manifest imediat ( u r , a 0 ). Origina caracteristicii sprijinirii în diagrama convergen-fretare din
figura nr.A.1 este aceeai ca în cazul sprijinirii cu pri-beton.
Echilibrarea excavaiei se obine în punctul E 2 , de intersecie între caracteristica sprijinirii cu ancore
i caracteristica rocii. Din grafic rezult p s 0,09 MPa.
MONITORUL OFICIAL AL ROMÂNIEI, PARTEA I, Nr. 788 bis/29.X.2014
inând seama c presiunea maxim ce poate fi exercitat de ancore poate atinge valoarea limit
determinat conform relaiei (14):
p sanc
, lim
Ta , smulgere
lr l L
0,22 MPa
rezult c ancorarea asigur o sprijinire adecvat a golului excavat.
În mod similar se poate face analiza sprijinirii combinate ancore i torcret. O asemenea variant se
impune în cazul în care excavaia va rmâne descoperit o perioad lung de timp, pân la
instalarea cmuielii definitive, deci existând riscuri legate de alterarea rocii i coroziunea
ancorelor.
43