Brevet FR2478192A1 — publié le 19810918

-1- La présente invention concerne un soutènement flexible de galerie, pour des galeries de mines, des tunnels ou analogues, dans lequel les segments d'un soutènement de galerie ouvert ou fermé comportent des profilés creux qui entourent en formant des liaisons à emmanchement d'autres segments constitués de profilés pleins ou creux. Dans les soutènements flexibles connus pour galeries du type défini ci-dessus, on emmanche l'un dans l'autre des pro- filés creux de différentes formes suffisamment loin pour que la liaison entre les deux profilés provoque une déformation plastique d'au moins un de ces profilés. Notamment le profilé enveloppé se déforme, sous l'effet d'une courbure du profilé enveloppant, suf- fisamment fortement pour qu'on ne puisse plus réaliser, ou seule- ment très difficilement, une séparation de la liaison à emmanche- ment. On connait également déjà des liaisons à emmanchement dans le domaine des assemblages à articulation. Dans ce cas, un tube rempli de béton est introduit dans un tube enveloppant à l'aide d'une broche de blocage intermédiaire, qui règle la flexi- bilité par traction exercée sur la broche, auquel cas le degré de flexibilité est également déterminé par des cales d'écrasement interposées entre les profilés et qui donnent à l'assemblage le caractère d'une articulation. En plus d'un réglage compliqué, et difficile à contrôler, du degré de flexibilité, on obtient une structure compliquée du cadre et un grand nombre de paramètres d'influence, difficiles à contrôler, au cours des déformations. Par suite de la transition entre des tronçons du soutènement qui sont remplis de béton et des tronçons qui ne sont pas remplis de béton, on obtient en outre des répartitions de forces inégales. L'invention a en conséquence pour but de fournir une liaison à emmanchement qui soit simple et qui permette en outre de pouvoir utiliser les segments également après séparation des liaisons à emmanchement. Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que des segments emmanchables adjacents sont agencés de façon sensi- blement complémentaire en ce qui concerne les surfaces intérieures et extérieures, coopérant par frottement, des segments enveloppants et des segments enveloppés, le segment enveloppé étant légèrement surdimensionné par rapport au segment enveloppant de manière que la déformation, engendrée lors de l'emmanchement de segments ad- AL/GB/50527 -2- jacents, se produise en premier lieu seulement dans le domaine élastique. La présente invention offre l'avantage que, par suite de l'agencement complémentaire des surfaces coopérantes qui pro- voquent le blocage par frottement, il s'établit une résistance progressive aux forces de déformation, sans qu'il se produise de déformations plastiques notables. Il n'est plus nécessaire de prévoir de remplissage du fait que son action peut être remplacée par un dimensionnement suffisamment fort des épaisseurs de paroi et du diamètre intérieur des profilés creux. Egalement les forces de flexion se produisant au cours de l'emmanchement peuvent être maintenues par un dimensionnement correspondant des grandeurs caractéristiques des profilés creux, à l'intérieur du domaine élastique car un trop fort emmanchement des segments est évité par suite de la croissance progressive des forces de frottement. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, les extrémités des segments enveloppés sont suffisamment fortement rétrécies pour que le diamètre extérieur des -zones extrêmes ré- trécies soit plus petit que le diamètre intérieur des segments enveloppants. Dans'un autre mode de réalisation, les zones extrêmes des segments enveloppants sont élargies de façon à obtenir un certain surdimensionnement par rapport au segment enveloppé. Conformément à un autre mode avantageux de réalisation de l'invention, les segments agencés sous la forme de profilés creux ont une section droite rectangulaire, auquel cas les côtés du rectangle perpendiculaires à la surface à soutenir sont plus grands que les côtés du rectangle qui lui sont parallèles. Dans le cadre de soutènement, on peut injecter un fluide sous pression, auquel cas on peut prévoir une soupape de sûreté qui permet la décharge du fluide lors du dépassement d'une limite supérieure de la pression. Les profilés enveloppants peuvent, dans une zone limi- tée être ouverts d'un côté à leur extrémité d'emmanchement, pour simplifier la mise en place et l'abattage du soutènement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel -3- la figure 1 représente un mode de réalisation de l'in- vention dans le cas d'un soutènement annulaire, la figure 2 représente un mode de réalisation de l'in- vention dans le cas d'un soutènement de galerie classique avec des semelles d'assise, la figure 3 montre l'application de l'invention dans le cas de segments qui se composent seulement de profilés creux, la figure 4 est une coupe de la structure de la figure 1, faite suivant la ligne IV-IV. Dans le mode de réalisation de la figure 1, on a affaire à un soutènement de forme annulaire se composant de segments en- veloppants 1, en profilés creux, qui recouvrent plus ou moins fortement les segments enveloppés en profilés pleins, suivant la pression duC terrain, dans une zone complémentaire 2. L'emmanche- ment des parties de profilés creux adjacentes et à relier ensemble est facilité par des extrémités effilées 3 des profilés pleins enveloppés 1'. La longueur des extrémités rétrécies dépend de la "grandeur initiale" de la cavité à étayer. Du fait que pour de faibles longueurs de recouvrement des profilés, il se produit déjà de très grandes forces antagonistes et que, dans les zones de recouvrement, aussi bien des forces de flexion que des forces d'ex pansion et de compression peuvent être mises en oeuvre dans les parties en recouvrement dans le domaine élastique, on obtient un anneau déformable sous l'effet de la pression croissante exercée par le terrain mais qui conserve sa forme annulaire même pour de fortes pressions, en conservant ainsi des conditions idéales de transmission des forces au soutènement annulaire. Sur la figure 2, on a représenté un soutènement de ga- lerie dans lequel, pour des raisons de simplification, on n'uti- lise qu'un segment en forme de cintre 1 soutenant le toit tandis que les segments 1', se composant de profilés creux et s'appuyant sur le mur de base, ne sont pas cintrés ou le sont à peine, de sorte que la zone de chevauchement 2 des segments enveloppants- et des segments enveloppés est située essentiellement dans une partie rectiligne. D'une manière connue, les profilés creux s'ap- puyant sur le mur peuvent comporter une semelle d'ancrage 4. A cet égard, la semelle d'ancrage peut comporter un support 5 se composant d'un tube ou d'un profilé massif, qui est entouré par l'extrémité inférieure du profilé 1'. AL/GB/50527 -4- Sur la figure 3, on a mis en évidence de façon un peu plus détaillée le comportement de déformation des segments 1 et 1' dans la zone de chevauchement 2. On a supposé que le profilé en- veloppé 1' et le profilé enveloppant l ont une forme de section droite rectangulaire. La coupe a été faite par l'axe de symétrie d'un soutènement de profil annulaire, dont on n'a représenté qu'une partie. Les lignes en trait plein donnent la condition du profilé enveloppant l dans la position d'emmanchement tandis que les lignes en trait interrompu montrent l'évolution du pro- filé enveloppant avant l'emmanchement du profilé enveloppé l'. Pour faciliter la compréhension du dessin, on a augmenté l'épais- seur de paroi du profilé enveloppant. Dans la zone de recouvrement 2, le diamètre extérieur du profilé enveloppé et le diamètre inté- rieur du profilé enveloppant sont complémentaires de sorte que les surfaces intérieure et extérieure des profilés associés sont emboîtées l'une dans l'autre d'une façon précise. L'extrémité rétrécie 3 du profilé enveloppé i' permet, lors de l'assemblage, l'application ou l'exploitation d'une pression de poussée néces- saire pour l'emmanchement. Aussi bien le profilé enveloppant que le profilé enveloppé peuvent comporter un rayon de courbure dé- terminé, qui correspond dans une certaine mesure au rayon initial de courbure d'un soutènement annulaire. Du fait que, lors de l'emmanchement des profilés, il se produit une augmentation pro- gressive des forces, on n'enregistre'qu'une légère variation du rayon de courbure, qui est ainsi également maintenu dans le do- maine élastique. Par ailleurs, il est à noter que, lors de l'uti- lisation de profilés pleins pour les profilés enveloppés i', on peut tolérer une certaine déformation plastique, c'est-à-dire une expansion plastique du profilé enveloppant 1, car ainsi la possibilité de réemploi de tels profilés n'est pratiquement pas limitée car il ne peut se produire aucune modification de forme du profilé enveloppant, bien qu'on-ait affaire à un profilé creux. L'invention offre d'une façon générale l'avantage que, dans un cintre de galerie, on peut injecter un fluide sous pression sans qu'on ait à prendre des mesures particulières d'étanchéité car les zones complémentaires de chevauchement agissent simulta- nément comme des zones d'étanchéité, auquel cas on peut s'assurer, à l'aide de soupapes de sûreté, que le fluide s'échappe lors du dépassement d'une pression limite. Dans le cas d'un soutènement de galerie constitué de profilés creux, l'injection d'un fluide procure en outre l'avantage que l'eau sous pression peut également être utilisée pour le refroidissement, ce qui est particulièremei important, en vue du maintien de la constance de la température dans les galeries, notamment aux grandes profondeurs. Pour pouvoir monter le soutènement de la galerie fermé représenté sur la figure 1, il est prévu au moins un segment 1, qui enveloppe le segment intérieur 1' et qui est ouvert d'un côtÉ de sorte qu'on peut faire glisser latéralement ce segment 1 sur] segment intérieur 1'. Cela a été mis en évidence sur la figure 4. Le segment 1 peut être pourvu de plusieurs trous traversants et le segment 1' de plusieurs trous oblongs dans lesquels on peut engager par exemple des boulons d'une part pour empêcher que le profil 1' puisse échapper du profile 1 et d'autre part également pour obtenir une mobilité dans la direction périphérique à l'aide des trous oblongs. Les trous circulaires, les trous oblongs et le boulons n'ont pas été représentés en détail sur la figure 4. On a seulement désigné par 6 l'axe d'un boulon. AL/GB/50527 -6 - REVENDICATIONS 1. Soutènement flexible de galerie, pour des galeries de mines, des tunnels ou analogues, dans lequel les segments d'un soutènement de galerie ouvert ou fermé comportent des profilés creux qui entourent en formant des liaisons à emmanchement d'au- tres segments constitués de profilés pleins ou creux, caractérisé par le fait que des segments emmanchables adjacents (1, 1') sont agencés de façon sensiblement complémentaire en ce qui concerne les surfaces intérieures et extérieures, coopérant par frottement, des segments enveloppants et des segments enveloppés, le segment enveloppé (1') étant légèrement surdimensionné par rapport au seg- ment enveloppant (1) de manière que la déformation, engendrée lors de l'emmanchement de segments adjacents, se produise en premier lieu seulement dans le domaine élastique. 2. Soutènement flexible de galerie selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que les extrémités (3) des segments enveloppés (1') sont rétrécies suffisamment fortement pour que le diamètre extérieur des zones extrêmes rétrécies soit plus petit que le diamètre intérieur des segments enveloppants (1). 3. Soutènement flexible de galerie selon l'une des re- vendications l ou 2, caractérisé par le fait que les zones extrêmes des segments enveloppants (1) sont élargies, par rapport au dia- mètre normal du segment, suffisamment pour que le diamètre inté- rieur du segment enveloppant (1) soit supérieur au diamètre ex- térieur du segment enveloppé (1'). 4. Soutènement flexible de galerie selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les segments, agencés en forme de profilés creux, ont une section droite rectangulaire, les côtés du rectangle perpendiculaires à la surface à soutenir étant plus grands que les côtés qui lui sont parallèles. 5. Soutènement flexible de galerie selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, dans lequel on utilise des profilés creux à remplissage, caractérisé par le fait qu'un fluide sous pression est injecté dans les segments et peut s'échapper, lors du dépassement d'une pression maximale, par l'intermédiaire d'une soupape de sûreté. 6. Soutènement flexible de galerie selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'un côté du profilé enveloppant (1) est ouvert dans une zone à l'extrémité d'emmanchement.