Brevet FR2314354A1 — publié le 19770107

L'invention concerne le soutènement d'un terrain par ancrage, constitué par des barres d'ancrage qui sont scellées au mortier ou collées dans des trous de forage et disposées radialement à une certaine distance de la cavité d'une galerie, sous la forme d'anneaux ou d'arcs. Pour assurer-la sécurité dans la cavité, on utilise un soutène ment rigide ou coulissant en acier, en béton ou en bois, ou un soutènement par ancrage ou boulonnage, ou même ces deux types de soutènement à la fois dans les cas difficiles. Un soutènement de grande flezibilité est utilisé en particulier dans l'industrie minière, à savoir souvent dans la zone d'abattage, car il est généralement en mesure d'absorber les grandes déformations prenant naissance dans cette zone par suite de l'abattage , sans risquer d'être détruit par les déformations du terrain. Avec les soutènements connus de ce type, il faut accepter toutefois une faible rigidité, s'accompagnant d'une baisse croissante de la tenue de lten- veloppe rocheuse. Celà peut nécessiter une ou plusieurs remises en état de tout ou partie du soutènement, opérations qui sont relativement longues et conteuses. Un soutènement rigide est utilisé plus particulièrement dans la construction de tunnels. Il doit empêcher, autant que possible dès le début, une désagrégation du terrain. On y parvient dans beaucoup de cas par une projection de béton, appliquée à cet effet immédiatement après la mise à nu de la paroi rocheuse. les éléments connus d'un tel soutènement rigide sont d'autre part relativement raides et ne supportent donc que de faibles déformations des couches de roche. Des déformations plus fortes peuvent entraîner la destruction de ces éléments. Tout comme le soutènement rigide, le soutènement par ancrage ou boulonnage s'oppose à la dislocation de la zone étroite de roche entourant la cavité. Si la roche est consistante, le soutènement par ancrage ou boulonnage suffit seul, tandis que, pour une roche moins consistante, on utilise le soutènement par ancrage ou boulonnage en combinaison avec un soutènement d'appui. Sous l'effet d'une déformation importante du terrain, le soutènement par ancrage ou boulonnage peut perdre également son efficacité, par exemple en cas d'affaissement d'une roche fragile entre les ancrages. Tant le soutènement d'appui que le soutènement par ancrage ou boulonnage influencent l'enveloppe rocheuse entourant directement la cavité. Ces types de soutènement ne réduisent néanmoins qu'indirectement des déformations qui prennent naissance à une certaine distance de la cavité, détruisent d'abord l'enveloppe rocheuse immédiatement adjacente à la cavité et provoquent ainsi de sérieux dommages dans le soutènement. L'invention s'est posé le problème consistant à contenir, aux emplacements où elles prennent naissance, les déformations qui se produisent dans le terrain à une certaine distance de la cavité devant être protégée. l'invention part pour celà d'un soutènement par ancrage du type mentionné au début, tel qu'il est connu d'après "Glückauf", année 1957, page 1468, Fig. 26 et le texte correspondant. Dans ce soutènement, la paroi de la cavité définitive ultérieure du tunnel est protégée à partir d'une galerie préalablement creusée par des boulons ou tiges d'ancrage introduites dans des trous forés à une certaine distance de cette galerie. Par l'ancrage des couches situées directement derrière sa paroi, la cavité définitive est ainsi soutenue avant meme son percement. La partie restant libre des trous forés sert simultanément au logement de l'explosif pour l'exécution de la cavité définitive.Des déformations ayant leur origine dans des couches rocheuses plus profondes ne peuvent cependant pas être évitées avec ce soutènement connu, car celui-ci a, ourla cavité définitive, la même position que le soutènement par ancrage ou boulonnage usuel qui est exécuté à partir de la cavité définitive directement dans la paroi. Il est seulement mis en place-plus tôt. La solution du problème que s'est posé l'invention est caractérisée en ce que les barres d'ancrage sont introduites dans la roche à une certaine distance de la cavité définitive et forment un anneau ou un arc de renforcement extérieur. le soutènement par ancrage conforme à l'invention permet d'éviter efficacement des déformations et pertes de cohésion importantes de l'enveloppe rocheuse voisine de la cavité, qui partent des couches de terrain plus profondes et risquent de nuire à la cavité. Celà est valable en particulier aussi lorsque la cavité elle-même ne présente pas la forme cintrée ou circulaire favorable sur le plan mécanique pour la roche. Pour des motifs tech niques d'avancement ou de place, il est en effet plus avantageux souvent d'utiliser des cavités rectangulaires par exemple, tels que des galeries rectangulaires.Dans ce cas, l'application selon l'invention d'arcs ou d'anneaux de renforcement disposés extérieurement dans le terrain, donc à une certaine distance de la cavité, et formés de barres d'ancrage, rend possible une synthèse judicieuse de la forme pratiquement favorable de la cavité et de la forme du sou tènenent favorable du point de vue de la mécanique de la roche, synthèse qui tient compte de la répartition des forces dans le terrain. L'arc ou l'anneau de renforcement extérieur empoche les déformations et mouvements qui se produisent autour de la cavité dans l'enveloppe rocheuse extérieure d'exercer une action nuisible sur la cavité et son soutènement. Cela s'applique notamment aux grandes déformations déclenchées par l'abattage. Même dans ces cas difficiles, l'ancrage s'oppose efficacement à la perte de cohésion dangereuse de l'enveloppe rocheuse immédiatement voisine. Entre le premier arc ou anneau de renforcement extérieur et la cavité est disposé avantageusement un deuxième arc ou anneau de renforcement intérieur, partiel ou entier, formé de barres d'ancrage, qui est exécuté indépendamment de l'arc ou de l'anneau extérieur pour des motifs d'exploitation et de mécanique de la roche, mais peut S tre mis en place de préférence en utilisant les mêmes trous de forage. L'arc de renforcement intérieur est constitué avantageusement, dans la zone de la sole, par des barres d'ancrage en un matériau facilement cisaillables par exemple par des barres en bois de Bongossi ou en résine synthétique armée de fibres, pour gêner le moins possible les travaux de creusement qui deviennent indispensables en cas de soulèvement souvent inévitable de la sole de la galerie. Pour des cavités rectangulaires, il peut titre recommandé d'exécuter d'un seul tenant les barres d'ancrage latérales fattieres des arcs ou des anneaux de renforcement extérieur et intérieur afin de consolider les zones latérales de retombée. Le soutènement selon l'invention sera utilisé fréquemment, non pas seul, mais en combinaison avec un soutènement d'appui classique, en acier, en béton ou en bois, placé devant la paroi de la cavité. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après de fàçon détaillée en référence au dessin annexé, dans lequel - la Fig. 1 représente l'ancrage de soutènement de roche selon l'invention dans une galerie d'abattage de section rectangulaire, sans soutènement d'appui; - la Fig. 2 représente l'ancrage de soutènement de roche selon l'invention dans la sole d-'une.galerie d'abattage, avec soutènement d'appui. La Fig. 1 montre une galerie rectangulaire 1 creusée dans une veine 2 et possédant une hauteur h qui tient compte de la convergence inévitable d'environ 50% de la puissance m de la veine se présentant après le percement de la première taille d'abattage. Des barres d'ancrage 3, disposées à distance de la galerie dans un anneau de renforcement extérieur 4, assurent le blocage des couches susceptibles de constituer des points faibles dans la roche par suite de mouvements de glissement relatifs et pouvant se présenter à n'importe quelle hauteur, horizontalement au-dessus et au-dessous de la galerie rectangulaire 1. Dans la zone du fate 21 est prévu un arc de renforcement intérieur 50 formé de barres d'ancrage nattières 5, qui sont introduites dans les trous déà forés pour l'anneau de renforcement extérieur 4.Au-dessus des tailles, c'est-à-dire dans la zone où la veine 2 est encore en place, sont utilisées, comme partie de l'arc de renforcement intérieur 50, les barres d'ancrage latérales altières6 de l'anneau de renforcement extérieur 4, barres qui ont une plus grande longueur et servent à consolider les retombées de l'arc de renforcement intérieur 50. les trous forés pour l'anneau de renforcement extérieur 4 sont utilisés aussi pour un anneau de renforcement intérieur 70 dans la sole 22 de la galerie rectangulaire 1. Pour faciliter un rebanchage devenant éventuellement nécessaire dans la zone de la sole 22, on se sert dans cette zone de barres d'ancrage cisaillables 7, par exemple en bois de Bongossi, ou en une matière plastique armée de fibres. Dans cet exemple, il n'est pas prévu d'arc de renforcement intérieur dans la zone de la veine 2, les trous de forage 8 y restant vides pour créer après le premier abattage, dans le front de taille en place de l'autre conté, une articulation souple, au lieu d'un bord de cisaillement rigide.Après l'abattage, les deux demi-coquilles, formées des arcs de renforcement extérieurs 4, 15 et intérieurs 50, 70 dans la zone du faite 21 et de la sole 22, sont retenues par des barrages 9 et 10, dont la souplesse doit être ajustée à la résistance de la roche dans la zone du toit 20 et du mur 23. Dans l'exemple suivant la Fig. 2, le soutènement conforme à 1'invention avec arc de renforcement extérieur 15 ntest réalisé que dans une partie de la périphérie d'une galerie, à savoir dans la zone de la sole 22 d'une galerie voûtée 11, étayée par un soutènement à cadres coulissants 12 dans le présent exemple. Par un remblayage compact 13, les cadres coulissants 12 sont en liaison intime avec la roche avoisinante 20 du toit. Des barres d'ancrage supplémentaires 14 sont prévues dans la zone des retombées du toit 20 sur les fronts de taille de la veine 2. la sole 22 n'est pas protégée par les cadres coulissants 12, comme c1 est le cas dans des galeries d'abattage minières. Dans l'exemple, cette partie de la sole 22 est soulagée par l'anneau de renforcement extérieur 15 selon l'invention, formé de barres d'ancrage 3. les trous de forage de ces barres sont utilisés en méme temps en vue de l'exécution d'un arc de renforcement intérieur supplémentaire 70, formé de barres d'ancrage cisaillables 7. Etant donné que les cadres coulissants 12 ne présentent dans la zone des tailles qu'une faible résistance de soutien sur les couches entaillées, l'anneau de renforcement extérieur 15 est prolongé vers le haut jusqu'aux fronts de taille et couvre également la zone de la veine 2. - RE'VENDICATIONS 1 - Soutènement d'un terrain par ancrage, constitué par des barres d'ancrage qui sont scellées au mortier ou collées dans des trous de forage et disposées radialement à une certaine distance de la cavité sous la forme d'arcs ou d'anneaux, caractérisé en ce que les barres d'ancrage (3) sont introduites dans le terrain (20, 23, 2) à une certaine distance de la cavité définitive (1, 11) et forment un arc (15) ou un anneau (4) de renforcement extérieur. 2 - Soutènement selon la revendication 1, caractérisé en ce que, entre le premier arc (15) ou anneau (4) de renforcement extérieur et la cavité, est disposé un deuxième arc ou anneau de renforcement intérieur (50, 70), partiel ou entier, formé de barres d'ancrage (5,7). 3 - Soutènement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'arc de renforcement intérieur (70) est constitué, dans la zone de la sole, par des barres d'ancrage (7) en un matériau facilement cisaillable, par exemple par des barres en bois de Bongos- si ou en résine synthétique armée de fibres. 4 - Soutènement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, pour des cavités reetangulaires (1), les barres d- ancrage latérales nattières (6) des arcs ou des anneaux de renforcement extérieur et intérieur (50) sont exécutées d'un seul tenant.