PROIECT LA TUNELURI

UNIVERSITATEA TEHNICA DE CONSTRUCTII BUCURESTIPROIECT LA TUNELURI Stabilirea unui sistem de sprijinere corespunzator noii metode austriece pentru zona repartizata (zona 4) a unui tunel rutier pe baza profilului longitudinal geologic si a diverselor sisteme de clasificare a rocilor.

Costache Laurentiu Ionut2014-2015

Cuprins1. Obiectul Proiectului2.1. Date legate de zona studiata 2.2. Clasificarea tipului de roca 2.3. Clasificarea si repartizarea discontinuitatilor2.4. Clasificarea masivelor de roca2.4.1. Clasificarea Terzaghi2.4.2. Clasificarea in functie de indicele RQD2.4.3. Clasificarea RMR2.4.4. Clasificarea RSR2.4.5. Clasificarea Q2.4.6. Clasificarea Romaneasca2.5. Concluzii2.5.1. Alegerea sistemului in functie de RQD2.5.2. Alegerea sistemului de sprijinire in functie de criteriul Q3. Principii de dispunere a sprijinirilor cu ancore4. Bibliografie5. Sectiune transversala

Stabilirea unui sistem de sprijinere corespunzator noii metode austriece pentru zona repartizata (zona 4) a unui tunel rutier pe baza profilului longitudinal geologic si a diverselor sisteme de clasificare a rocilorTUNELUL ARLBERG1. OBIECTUL PROIECTULUI.In proiectul prezent se doreste sa se stabileasca un sistem de sprijinire corespunzator noii metode austriece pentru zona repartizata fiecarui student, a unui tunel rutier pe baza profilului longitudinal geologic si a diverselor sisteme de clasificare a rocilor.1.1 Tunelul studiat se afla in Austria, avand o lungime de 13976 metri, fiind cel lung tunel din tara, traversand masivul Arlberg de la Tyrol la Vorarlberg.Tunelul se afla la 1228 metri peste nivelul marii, iar drumul ajunge la o altitudine de 1640 metri. Tunelul s-a construit in perioada iulie 1974 si decembrie 1978 si a costat aproximativ 300 milioane de euro. Proiectarea a fost facuta pentru a putea fi traversat de 1800 de vehicule pe ora si este echipat cu 4 centre de ventilatie , 12 guri de aerisire, 43 de camere de monitorizare a traficului si 16 nise. In 1998 tunelul a fost folosit de 2.6 milioane de vehicule, in cazul in care 18 % sunt contabilizate pentru transportul de marfa.

2.1 DATE LEGATE DE ZONA STUDIATA Fig.1 zona studiata.Pe zona studiata tunelul strabate un singur tip de roca, micasist feldspatizat, alegerea tipului de sprijinire puntand fi influentat de prezenta celor doua tipuri de roca ce se afla subteran si anume filit, micasist si gnais cu sistozitate puternica.2.2 CLASIFICAREA TIPULUI DE ROCAMicaistuleste o roc metamorfic de metamorfism dinamo-termic. Ea rezult prin transformarea argilelor. Compoziia chimic: Media a 5 analize chimice efectuate pe micaisturi de proveniena diferit arat urmtoarele coninuturi: 50,71% SiO2; 1,20% TiO2; 21,21% Al2O3; 4,19% Fe2O3; 9,40% Feo; 1,06% MnO; 3,48% MgO; 1,07% CaO; 1,41% Na2O i 3,51% K2O.Compoziie mineralogic: Mineralele principale: biotit, muscovit, cuar, cteodat i paragonit.Minerale accesorii: feldspai ortoclazi i plagioclazi (sub 10%), almandin, staurolit, disten, epidot, zircon, titanit, turmalin i magnetit.Minerale secundare: sericit, clorit, caolinit, calcit i limonit.Structur: lepidoblastic (solzoas), rar porfiroblastic.Textur: istoas, uneori rubanat.Proprieti fizice: densitate: 2,7 - 3,1 g/cm3; culoare alb, pestri, brun, funcie de compoziia chimic calitativ i cantitativ.Proprieti mecanice: Rezistenele mecanice sunt, n general, sczute, datorit prezenei micei i istozitii ridicate.ntrebuinri: Micaisturile foarte bogate n cuar i cu rezistene mecanice mai ridicate pot fi folosite pentru impietruirea drumurilor i unele construcii uoare, sau ca pietre de fntni. Mai sunt utilizate pentru extragerea unor minerale accesorii utile (disten).Gnais(germanGneis) este o roc metamorfic ce a suferit transformri importante, roca iniial fiind supus la presiuni i temperaturi ridicate. Gnaisul este alctuit n proporii mai mari dinmineralele:feldspate(> 20%),cuarca ibiotitimuscovit, n proporii asemntor cugranitul(care este o roc magmatic).Dup coninut, gnaisurile pot fi: gnaisuri biotitice, gnaisuri cordieritice sau gnaisuri muscovitice. 2.3 CLASIFICAREA SI REPARTIZAREA DISCONTINUITATILORDiscontinuitile, denumite generic i rosturi, sunt rupturi sau separaii de naturgeologic ce ntrerup continuitatea masivului de roc. Ele au, de obicei, forme plane iconstituie zone cu rezistene mecanice mai slabe.Discontinuitile se clasific, din punct de vedere al genezei, n discontinuiti primarei discontinuiti secundare (Gioda, 1981). Discontinuitile primare sunt diferite, nfuncie de tipul de roc.n cazul rocilor magmatice (fig. 1.1,a), discontinuitile primare s-au format nprocesul de rcire, sub form de rupturi regulate n plane verticale sau nclinate, carempart roca n prisme de volume mari. La rndul lor, prismele sunt afectate de fisurivizibile sau microscopice, evideniate de obicei n aflorimente. n mod obinuit rocase prezint ca o succesiune de coloane sau prisme, cu baza de civa metri ptrai inlimi considerabile.n cazul rocilor sedimentare (fig. 1.1,b), discontinuitile primare sunt planurile desedimentare. Roca s-a format prin sedimentare periodic, cu intervale de pauz.Stratele cvasiorizontale s-au consolidat practic independent i ntre acestea sunt rosturiinterstrat, care pot fi cimentate sau numai aderente. Atunci cnd n procesul de formarea rocii s-au produs alternane de sedimentare, ntre dou strate de calcar poate fi inclusun strat argilos sau o succesiune de asemenea strate. n mod obinuit, stratele suntcvasiparalele, au regularitate i dimensiuni decimetrice. Stratele mai groase sunt denumite bancuri. Cnd stratele sunt foarte subiri, cu rosturi practic invizibile, roca senumete masiv.

Fisurile, planurile de istuozitate i stratificaia alctuiesc rosturi n lungul crora nu sauprodus anterior deplasri. Rosturile se pot grupa n familii de rosturi, compuse dintoate rosturile cu orientare similar. O asociere de dou sau mai multe familii derosturi formeaz un sistem de rosturi.n masa de roc pot fi prezente i discontinuiti majore, denumite falii, n lungulcrora s-au produs anterior micri relative ntre blocurile pe care le separ. Faliilesunt consecina unor evenimente tectonice semnificative i fragmenteaz roca nblocuri de mari dimensiuni. Fa de rosturile curente, a cror prezen caracterizeazmasa de roc propriu-zis, faliile sunt inventariate i tratate ca accidente geologicesingulare.Atunci cnd micrile relative dintre blocuri au fost de amploare, n planurile de faliesunt nglobate fragmente de roc, de diverse extinderi. Aceste blocuri mici, denumitecataclase, constituie brecii de falie. Dac blocurile sunt ulterior cimentate cu calcit saucuar, ele formeaz noi fragmente de roc, numite milonite. Milonitele formate dincimentarea incomplet a unor fragmente mrunite constituie zone slabe, att dinpunct de vedere mecanic, ct i ca permeabilitate.n afara rosturilor bine conturate i a faliilor, n masa de roc exist i o reea dediscontinuiti minore, cu o dispunere complex, care influeneaz la rndul eicaracteristicile mecanice i de permeabilitate ale rocii.

2.4 CLASIFICAREA MASIVELOR DE ROCA

Grad de tctonizarePuternic tectonizat cu argilaTectonizari, falieri, milonitizari, crapaturi, infoieri, deranjamente de ordin II, deranjament principal(falie principala).

Situatia apelor de infiltratie si subterane.

Picaturi de apa puternice, umezeala accentuata a masivului, izvoare mici.Picaturi de apa slabe, umezeala accentuata a masivului.Comportarea masivelor de roc ca medii de fundare sau de construcie a lucrriloringinereti, exprimat global prin deformabilitate, permeabilitate, stabilitate icapacitate portant, depinde esenial de gradul de fragmentare a rocii de ctrediscontinuiti i de gradul de alterare a rocii n zona acestora. Sistemele de clasificarea masivelor de roc au, deci, ca principal element discontinuitile, crora, dup caz, lise asociaz i anumii parametri caracteristici.Dat fiind faptul c determinarea parametrilor caracteristici i prezentarea acestora seface prin procedee standardizate, clasificrile masivelor de roc prezint avantajul cpot conduce la decizii inginereti prin asimilri ntre amplasamentul studiat i alteamplasamente n care s-au realizat lucrri de acelai tip.Prima clasificare a masivelor de roc a propus-o Terzaghi (1946), n conexiune curecomandrile privind sprijinirea cu cintre metalice a excavaiilor tunelelor.Clasificarea este de tip descriptiv i constituie un bun exemplu al modului n carepoate fi sistematizat informaia geologic. Ulterior s-au propus mai multe sisteme declasificare, bazate pe inventarierea i caracterizarea discontinuitailor. n momentul defa sunt recunoscute urmtoarele sisteme de clasificare (Rossi, 1991) :Clasificarea RQD - Deere, 1964 ;Clasificarea RSR - Wickham, 1972 ;Clasificarea RMR - Bieniawski, 1973 ;Criteriul Q - Barton, 1974.Dintre acestea, clasificarea RQD are cea mai mare rspndire, n mare msur idatorit simplitii, fiind secondat de clasificrile propuse de Bieniawski i Barton,care sunt, fr dubii, criteriile de clasificare cele mai interesante, deoarece permitaprecieri nu numai calitative, dar i cantitative.

2.4.1 CLASIFICAREA TERZAGHIClasificarea are drept criteriu stabilitatea conturului excavaiilor subterane. Masivulde roc este ncadrat ntr-o anumit categorie n funcie de caracteristicile structuralesemnificative din acest punct de vedere. Categoriile de roc sunt definite pe baza unuisistem descriptiv, dup cum urmeaz: roc intact, care nu conine rosturi sau fisuri; ruperea are loc n roca propriuzis,iar la excavarea cu exploziv fragmentele de roc se desprind violent dinbolt sau din perei, uneori i dup explozie; roc stratificat, format din strate individuale, cu rezisten redus n lungulsuprafeelor de separaie; stratele sunt de obicei afectate de rosturi transversale;la excavare are loc detaarea de fragmente de roc decupate de discontinuiti; roc moderat fragmentat, strbtut de rosturi i fisuri, n care blocurile deroc decupate sunt legate prin puni locale de roc intact sau sunt intimmpnate, astfel nct pereii verticali ai excavaiilor nu necesit sprijiniri; roc fragmentat n blocuri, format din volume de roc nealterat integral,separate unele de altele prin suprafee distincte sau prin lentile intercalate;pereii verticali ai excavaiilor necesit sprijiniri.2.4.2 CLASIFICAREA N FUNCIE DE INDICELE RQDIndicele RQD (Rock Quality Designation) a fost propus de Deere n 1964 (Deere,1968) i se bazeaz pe analiza carotelor recuperate din foraje de studii. Indicele RQDse definete ca fiind expresia procentual a raportului dintre suma lungimilorfragmentelor de carot care au lungimea mai mare sau egal cu 10 cm i lungimeaforajului din care s-a extras carota :. (1.1)n afara indicelui RQD, pe baza forajelor carotate mecanic se pot determina i aliindici caracteristici : indicele de recuperare : (1.2) modulul de fracturare :MF = lungimea care este depit ca valoare de 50 % din fragmentelerecuperate.Modul de evaluare a indicelui RQD se poate urmri n figura 1.7. Pentru un tronsonde foraj carotat de 5 m suma lungimii fragmentelor recuperate este de 470 cm, n timpce suma lungimii fragmentelor recuperate mai lungi de 10 cm este de numai 365 cm.Recuperajul este de IR = 470/500 = 94% n timp ce RQD = 365/500 = 73%.Clasificarea rocilor n funcie de indicele RQD este prezentat n tabelul 1.1.

50 75 AcceptabilaDei evaluarea indicelui RQD este simpl, iar clasificarea pe baza RQD este astzi ometod curent, trebuie subliniat faptul c procedura este foarte sensibil la calitateaechipamentului i la gradul de calificare a personalului. Sunt frecvente situaiile cndcarota poate fi rupt la extragere sau manipulare, modificnd lungimea fragmentelor.Este indicat ca la inventarierea fragmentelor s fie examinat i suprafaa rupturilor lacapetele de fragment, iar atunci cnd este proaspt, cu suprafee rugoase, s seevalueze lungimea fragmentului, exceptnd ruptura n cauz.Mai trebuie menionat faptul c, atunci cnd masa de roc este afectat de familii dediscontinuiti bine conturate, indicele RQD depinde esenial de orientarea forajului nraport cu orientarea general a familiei sau familiilor de discontinuiti. Dup cum sepoate urmri n figura 1.8, intervalul mediu ID (IM) dintre discontinuiti variaz de laa la infinit, n funcie de orientarea forajului carotat. Ca urmare, este indicat caorientarea forajului de studii s se aleag n funcie de informaiile desprediscontinuiti colectate din analiza aflorimentelor.n cazul n care nu s-au realizat nc foraje de studii carotate, indicele RQD poate fiestimat, preliminar, pe baza numrului de fisuri observate n aflorimente sau ngaleriile de studii din amplasament. Dup Palmstrm (1982), relaia dintre RQD inumrul de discontinuitai Jv este :RQD = 115 3,3 Jv , (1.3)unde Jv este dat de suma numerelor de discontinuiti pe unitatea de lungimecorespunztoare tuturor seturilor de discontinuiti identificate n amplasament.

2.4.3 CLASIFICAREA RMRClasificarea RMR (Rock Mass Rating), propus de Bieniawski (1974), ine cont decinci parametri caracteristici : rezistena la compresiune uniaxial a rocii intacte ; indicele RQD ; interspaiul dintre rosturi (discontinuiti) ; caracteristicile rosturilor (rugozitate, alterarea feelor, deschidere, material deumplutur) ; prezena apei subterane.Fiecruia dintre parametri i se ataeaz o evaluare numeric, n conformitate cu dateledin tabelul 1.3, evaluare care constituie un indice numeric parial.Tabelul 1.3a. Indici corespunztori rezistenei la compresiune

n1=4Tabelul 1.3b. Indici corespunztori valorii RQD

n2=8Tabelul 1.3c. Indici corespunztori interspaiului dintre rosturi

n3=10Tabelul 1.3d. Indici corespunztori caracteristicilor rosturilor

n4=20Tabelul 1.3e. Indici corespunztori coninutului n ap

n5=4RMR=* raportul dintre presiunea interstiial (u) i efortul natural in situ ( ).Indicele RMR se evalueaz prin sumarea indicilor numerici pariali. Pe baza valoriiRMR rocile se clasific n 5 clase, dup domeniile indicate n tabelul 1.4. nfuncie de acelai indice, pentru fiecare clas se atribuie i estimri globale alecoeziunii i unghiului de frecare interioar pentru masivul de roc.

Tabelul 1.4. Clase de roc departajate prin RMR

Fa de versiunea iniial, sistemul de clasificare RMR a suferit o succesiune decorecii, n special n cuantificarea unor indici. Se prezint n continuare i tabelul 1.5corespunztor versiunii din 1989 (Bieniawski, 1989), dat fiind faptul c, dup cum seva vedea n capitolul 2, ambele versiuni, din 1974 i din 1989, sunt utilizate n egalmsur n stabilirea pe baz de corelaii a unor caracteristici geomecanice alemasivului de roc.n cazul n care se dispune de informaii mai precise privind caracteristica rosturilor,indicele n4 se poate determina ca o sum de subindici mi , determinai n funcie deelementele caracteristice identificate. n tabelul 1.6 sunt sistematizate elementelecaracteristice, nsoite de valorile numerice ale subindicilor mi .La modul general, pentru toate tipurile de lucrri inginereti, att pentru cele desuprafa, ct i pentru cele subterane, se poate face o apreciere calitativ a orientriidiscontinuitilor n raport cu stabilitatea i rezistena lucrrii. n cazul fundrii peroc, situaiile favorabile corespund orientrii inverse a cderii discontinuitilor nraport cu direcia de alunecare potenial, n timp ce o stratificaie orizontal sau uor nclinat, conform cu direcia de alunecare, este extrem de defavorabil. n cazulversanilor de roc, stratificaia paralel cu panta versantului reprezint o limit ntrecazul mai favorabil, al cderii spre interiorul versantului i cel defavorabil, al cderiicu ieire n faa versantului. n cazul excavrii galeriilor sau tunelurilor, avansamentulinvers cderii, asociat cu o cdere sub 450 constituie o situaie defavorabil (fig.1.9,a), n timp ce un avansament n sensul cderii, cu cdere de peste 450500constituie o situaie foarte favorabil (fig. 1.9,b).

m1=4; m2=5; m3=3; m4=4; m5=3;

n1=7; n2=8; n3=15; n4=20; n5=7;

2.4.4 CLASIFICAREA RSRClasificarea RSR (Rock Structure Rating) propus de Wickham (1972) ine cont detrei parametri caracteristici:- parametrul A, geologia; roca care formeaz masivul este caracterizat prin genez(eruptiv, sedimentar sau metamorfic), prin trie (tare, medie, slab sau alterat) iprin structura geologic (masiv sau afectat de falii i/sau cutri);- parametrul B, geometria blocurilor; sistemele de discontinuiti sunt caracterizateprin distana dintre rosturi, orientarea acestora (azimut i cdere) i prin efectul produsasupra excavrii tunelului sau galeriei;- paramentul C, infiltraiile i starea rosturilor; comportarea masei de roc supusaciunii apei din masiv este apreciat prin calitatea de ansamblu a masivului(parametrii A i B), prin starea de alterare a rosturilor (suprafee vii bun; suprafeeuor alterate acceptabil sau suprafee puternic alterate slab) i prin cantitatea deap infiltrat.Fiecare dintre cei trei parametri este cuantificat, n conformitate cu sistemul descriptivdin tabelele 1.2a 1.2e, iar indicele RSR este dat de suma acestora:RSR = A + B + C . (1.4)Valoarea maxim pentru RSR este 100. Valorile mari caracterizeaz masive de rocacare permit excavarea fr msuri speciale de sprijinire, n timp ce valorile reduse aleindicelui RSR caracterizeaz o roc n care excavarea se poate face numai cu sprijinirigrele. Nu exist categorii de roc departajate prin RSR, aa cum se procedeaz deobicei n cazul clasificrilor, dar principala utilizare a indicelui RSR a fost, lamomentul formulrii, alegerea sistemului de sprijinire a excavaiilor tunelelor.

A=8; B=24; C=22;2.4.5 CLASIFICAREA QClasificarea Q, propus de Barton i colaboratorii si (1974), ine cont de aseparametri 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).Indicele de calitate Q al masivului de roc se determin din expresia :

Factorii produsului ce definete indicele Q au fiecare o semnificaie fizic distinct.Raportul RQD / Jn caracterizeaz dimensiunile blocurilor, raportul Jr / Jacaracterizeaz rezistena la forfecare interblocuri, iar raportul Jw / SRF caracterizeazefortul efectiv pe contactul dintre blocuri. Fiecruia dintre indici i se atribuie o valoarenumeric, pe criterii cantitative sau calitative. Valorile indicilor sunt prezentate pescurt n continuare.Pentru RQD valoarea numeric este dat de relaia (1.1), cu singura corecie cpentru RQD < 10 se atribuie RQD = 10 (%).Pentru numrul de familii de rosturi valorile numerice ale indicelui parial Jn seatribuie pe baza inventarului discontinuitilor din amplasament : Roc cu foarte puine rosturi (N1) Jn = 0,5 1,0 O familie de rosturi (N2,a) Jn = 2 O familie de rosturi nsoit de rosturi rare pealte direcii (N2,b)Jn = 3 Dou familii de rosturi (N3,a) Jn = 4 Dou familii de rosturi nsoite de rosturi rare pealte direcii (N3,b)Jn = 6 Trei familii de rosturi (N4) Jn = 9 Patru sau mai multe familii de rosturi nsoite derosturi i pe alte direcii care fragmenteazmasivul n blocuri de dimensiuni reduse (N5)Jn = 15 Roc foarte fracturat Jn = 20Pentru rugozitatea pereilor valorile numerice ale indicelui parial Jr se atribuie nfuncie de continuitatea i aspectul feelor rostului : Rosturi discontinue Jr = 4 Rosturi neregulate, ondulate Jr = 3 Rosturi lise, ondulate Jr = 2 Rosturi splate, ondulate Jr = 1,5 Rosturi plane, neregulate Jr = 1,5 Rosturi plane, lise Jr = 1,0 Rostrui plane, splate Jr = 0,5n cazul rosturilor cu material de umplutur alctuit din minerale argiloase, n grosimesuficient ca s mpiedice contactul dintre fee, se atribuie o valoare Jr = 1. n oricaredintre situaiile anterioare, dac interspaiul mediu dintre rosturi este mai mare de 3 m,Jr se majoreaz cu o unitate.Pentru gradul de alterare valorile indicelui Ja se evalueaz difereniat pentru treicazuri distincte, definite de contactul dintre feele rosturilor :a) Feele rostului sunt n contact : Rosturi cimentate, cu liant cuaritic sau similar Ja = 0,75 Rosturi cu perei nealterai, cu pete numai n suprafa Ja = 1,0 Rosturi cu perei uor alterai, avnd umpluturi cuminerale rigide sau cu particole nisipoase fr argil Ja = 2,0 Rosturi cu fee acoperite de argile prfoase sau nisipoase Ja = 3,0 Rosturi cu fee acoperite de minerale argiloasecu caolinit, talc, mic, gips sau grafit n grosimi demaxim 1 2 mm Ja = 4,0b) Feele rostului intr n contact la forfecri de maxim 10 cm : Rosturi cu umplutur din particole nisipoasesau roci dezintegrate Ja = 4,0 Rosturi cu material de umplutur din mineraleputernic consolidate cu grosime < 5 mm Ja = 6,0 Rosturi cu material de umplutur mediu sau slabconsolidat, din minerale argiloasecu grosime < 5 mm Ja = 8,0 Rosturi cu umpluturi din argile cu proprietide umflare, de tip montmorillonit,cu grosime < 5 mm Ja= 8,0..12,0c) Feele rostului nu sunt n contact : Rosturi cu zone sau benzi de roc dezintegrat Ja = 6,0 Rosturi cu umplutur din fragmente de roc Ja = 6,08,0 Rosturi cu umplutur din materiale argiloase,n funcie de gradul de consolidare Ja = 8,012,0 Rosturi cu umplutur din argile nisipoasesau prfoase, fr nmuiere Ja = 5,0 Rosturi cu umplutur argiloas Ja = 13,020,0Pentru influena dat de prezena apei valorile indicelui Jw se determin n funcie de afluxul de ap la deschiderea excavaiei sau/i n funcie de presiunea apeiinterstiiale. Astfel : Excavaii uscate sau cu aflux minor de ap, localsub 5 l /min ; presiune interstiial < 0,1 MPa Jw = 1,0 Aflux mediu de ap, cu splri ocazionaleale materialului din rost ; presiune interstiialn gama 0,1 0,25 MPa Jw = 0,66 Aflux mare de ap : presiune interstiial maren gama 0,25-1 MPa Jw = 0,5 Aflux mare de ap, cu splarea materialului din rost ;presiuni interstiiale n gama 0,5 1 MPa Jw = 0,33 Aflux foarte mare de ap la deschidereaexcavaiei cu diminuare n timp ; presiuneinterstiial > 1 MPa Jw = 0,10,2 Aflux foarte mare de ap, constant n timp Jw = 0,05..0,1Pentru factorul de reducere a eforturilor, valorile indicelui parial SRF sedetermin diferit, n trei situaii posibile.a) n cazul n care excavaia n roc intersecteaz o zon slab, susceptibil de a produce surpari: Zone slabe extinse, coninnd argile sauroci descompuse chimic SRF = 10,0 Zone cu multiple rupturi prin forfecare SRF = 7,5 O singur zon slab, cu coninut argilos,n funcie de adncime SRF = 2,55,0 O singur zon de forfecare n roc masiv SRF = 2,5b) n cazul rocilor masive, n funcie de starea de efort in situ (efort principal 1 ),comparat cu rezistenele la compresiune ( c ) i la ntindere (t ), conform tabelului

c) n cazul rocilor cu dilatan major sau cu potenial de umflare : mpingerea muntelui este moderat SFR = 5 10 mpingerea muntelui este ridicat SFR = 10 20 umflarea rocii este moderat SFR = 5 10 umflarea rocii este semnificativ SFR = 10 15Clasificarea pe baza indicelui Q este cel mai adesea folosit pentru evaluareastabilitii lucrrilor subterane, respectiv pentru stabilirea tipului de sprijinire. n acestscop, Barton i colaboratorii (1974) au definit un parametru adiional, intitulatdimensiunea echivalent, De . Acesta se obine prin mprirea dimensiuniisemnificative a lucrrii subterane deschidere, diametru sau nlime la uncoeficient denumit ESR (Equivalent Support Ratio). Valorile coeficientului ESR suntalese n funcie de scopul excavaiei subterane i de gradul de siguran cerutlucrrilor de sprijinire: Galerii de studii, excavaii temporare ESR = 3-5 Galerii hidrotehnice, tunele pilot, galeriidirecionale ale unor caverne ESR = 1,6 Depozite subterane, tunele rutiere sau decale ferat de mici dimensiuni, castele deechilibru, tunele de acces ESR = 1,3 Centrale hidroelectrice subterane, tunelede mari proporii, intersecii de galerii,caverne ale aprrii civile ESR = 1,0 Centrale nucleare, staii de cale ferat,sli de sport sau spectacol, uzine ESR = 0,8n funcie de valoarea indicelui Q i a deschiderii echivalente, De , se stabilesc tipulde sprijinire i lungimea ancorelor. n figura 1.10 este reprodus din lucrarea luiGrimstad i Barton (1993) diagrama care, n funcie de indicele Q stabiletecategoria de roc, iar n funcie de combinaia Q, De stabilete tipul de sprijinire.n figur se evideniaz nou tipuri de sprijinire, a cror alctuire este descris ncontinuare:(1) - nesprijinit;(2) - ancorare ocazional;(3) - ancorare sistematic;(4) - ancorare sistematic i pri beton nearmat 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 de peste 15 cm i cintre uoare;(9) - cmuial de beton armat.

2.4.6 CLASIFICAREA ROMANEASCA

2.5 CONCLUZII2.5.1 ALEGEREA SISTEMULUI DE SPRIJINIRE N FUNCIE DE RQDIndicele RQD (Rock Quality Designation) caracterizeaz frecvena i interspaiuldintre discontinuitile care afecteaz masa de roc. Autorul clasificrii (Deere, 1968)a formulat i recomandri privind alegerea sistemului de sprijinire, respectiv ampingerii maxime pe care o poate exercita roca, prin surpare, asupra sprijinirilorrigide cu cintre. Pentru galerii i tunele circulare cu R = 1,5... 6 m, aceste recomandrisunt sintetizate n tabelul 6.3. ncrcarea se exprim ca nlime a coloanei de roc ceapas asupra cintrelor i este definit ca o fraciune x < 1 din limea B a excavaiei(ncrcarea efectiv este deci pm = r xB , unde r este greutatea specific a rocii).Sunt tratate separat cerinele de susinere i ncrcrile n funcie de modalitatea deexcavare, cu main de forat la seciune plina sau cu explozivi.Tabelul 6.3. Recomandri pentru sistemele de sprijinire n funcie de RQD

2.5.2 ALEGEREA SISTEMULUI DE SPRIJINIRE N FUNCIE DECRITERIUL QAa cum s-a artat n capitolul 1, clasificarea Q ine seama de trei factori cusemnificaie fizic distinct: dimensiunile blocurilor de roc, rezistena la forfecare pecontactul dintre blocuri i efortul efectiv la contact. n funcie de indicele Q i dedimensiunile excavaiei subterane autorii clasificrii (Barton .a., 1974) disting 38 decategorii de sprijinire. Descrierea extrem de detaliat a acestora, restriciile deutilizare, condiiile de adoptare la teren etc. sunt disponibile n lucrrile citate nbibliografie. n lucrarea de fa s-au reinut numai sistemele de sprijinire (cunumerotarea original) specifice galeriilor i tunelurilor (deschideri sub 6 ... 10 m).Sinteza recomandrilor este prezentat n tabelul 6.6.Recomandrile referitoare la ancorare trebuie adaptate corespunztor n cazul rocilorla 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 uorpretensionate. n toate cazurile, lungimea ancorelor variaz ntre 2 i 4 m, dar nfuncie de situaie se pot adopta i lungimi diferite n aceeai seciune, ntre 2 i 7 m.Sistemele de sprijinire selectate n tabelul 6.6 nu sunt aplicabile n cazul rocilor cuumflri sau cu efecte pronunate de curgere lent.

3. PRINCIPII DE DISPUNERE A SPRIJINIRILOR CU ANCORE

Sprijinirea prin ancorare utilizeaz de obicei ancore libere pe gaura de foraj, blocate nadncimea forajului, fie prin despicare, fie prin sistemul conexpan. Acestea prezintavantajul unei instalri rapide i nu necesit o tehnologie dificil. Se precizeaz nsfaptul c dac ancorarea rmne parte a structurii definitive, ancorele libere pot fisupuse coroziunii i ca urmare n astfel de cazuri sunt preferate ancorele betonate.La alegerea i dispunerea ancorelor intervin trei parametri: diametrul, lungimea idistana dintre ancore. De obicei, ancorele sunt confecionate din fier beton cudiametrul de 25 sau 30 mm. Lungimea este uzual cuprins ntre 2 i 4 m, dar cel maiadesea, dac nu sunt condiii geologice speciale, se utilizeaz ancore de 2,50 mlungime. n mod normal, lungimea trebuie s fie proporional cu deschidereaexcavaiei, pentru a mri grosimea inelului de roc autoportant pe msur cedeschiderea crete. O recomandare empiric, frecvent utilizat, specific lungimeaancorei la 1/ 4 1/ 3 din deschidere. n ceea ce privete distana dintre ancore, aceastarezult din dispunerea radial n zona cheii, la o echidistan unghiular de 300.Dispunerea ancorelor i stabilirea lungimii acestora depinde ns esenial de situaiageologic din zona excavrii. Nu exist reguli precise i fundamental este experienaexecutantului. Cu titlul de exemplu, n figurile 6.18, 6.19 i 6.20 sunt prezentatecteva situaii de adaptare a ancorrii la condiiile locale, n cazul rocilor stratificate.

n cazul stratificaiei orizontale ancorele se dispun numai n zona cheii i sunt multmai dese (fig. 6.18). Se utilizeaz ancore lungi, care leag 3...4 pachete de roc. ncazul deschiderilor mari distana dintre ancore se stabilete prin calcul, aa cum se vaarta n capitolul 7. Pentru galeriile cu diametre sub 8...10 m, se poate utiliza o relaiesimplificat:

d este grosimea pachetelor de roc;R, t - rezistena la ntindere a rocii;v - efortul vertical din masiv.n cazul stratificaiei verticale, flambarea coloanelor de roc din vecintatea pereilorse previne cu ancore lungi, dispuse normal la perete (fig. 6.19). Riscul de flambareapare atunci cnd efortul tangenial t depete o valoare critic:

unde l i d2 sunt notaiile din figur, iar Er este modulul de elasticitate a rocii.

BIBLIOGRAFIEMecanica rocilor pentru constructori DAN STEMATIUCurs de tuneluri Prof. Univ. Dr. Ing. TEODOR IFTIMIEGhid De Proiectare Privind Lucrrile Subterane Cu Aplicaii n Hidrotehnic i Transporturi UTCB.www.wikipedia.org

17