CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Date statistice 400 centrale hidroelectrice subterane

• deschideri între 15 şi 30 m • înălţimi de 30...40 m.

- 12% cu bolta nebetonată, - 10% au numai fâşii alternante betonate restul au bolţi din beton armat

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Calculele de efort deformaţie • noua stare de efort din masivul de rocă, creată de excavarea în faze succesive a cavernei – excavaţia este stabilă sau poate fi stabilizată prin lucrări de susţinere

• determinarea deplasărilor şi eforturilor din rocă şi din elementele de susţinere (provizorii şi/sau definitive) – ansamblul masiv de rocă-susţinere asigură stabilitatea generală şi locală a

cavernei în toate etapele de exploatare.

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Acurateţea rezultatelor

• Metodele de calcul numerice, cu precădere metoda elementelor finite

• Suficienţa şi corectitudinea datelor de intrare • Alcătuirea modelului matematic • Natura ipotezelor simplificatoare

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Pentru studiile de fezabilitate

• dispunerea generală a cavernei • stabilirea programului de studii de teren.

Evaluarea stării de efort din roca înconjurătoare pe baza unor estimări a efortului iniţial din masiv pentru limitele extreme ale domeniului de variaţie

presupus pentru proprietăţile mecanice ale rocii.

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Pentru studiile de fezabilitate

• cu cavernă unică • cu caverne separate

pentru sala maşinilor şi pentru staţia trafo

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Pentru faza detalierii studiilor de teren

• alegerea unui model de comportare

• calibrarea parametrilor de deformaţie şi de rezistenţă ai rocii

• măsurătorile efectuate în procesul de excavare comparate cu rezultatele obţinute din calculele de efort-deformaţie

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Pentru faza finală de proiectare • Secvenţele de execuţie şi dimensionarea sistemelor de

sprijinire – eforturile din zona excavaţiei, zonele suprasolicitate şi

extinderea zonelor plastice • Ordinea cea mai favorabilă a fazelor de excavare,

de sprijinire şi de betonare a bolţii. – minimizarea zonelor de rocă suprasolicitată şi reducerea

eforturilor din bolta de beton.

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

• CHE Rucăr

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Pentru faza finală de proiectare

• CHE Rucăr 70 m sub teren

deschidere 16,2 m lungime 52 m.

• excavarea – în front continuu – cu lamele campion şi

pilieri de rocă între acestea

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Pentru faza finală de proiectare

• CHE Rucăr secvenţa 1 - în front continuu

secvenţa 2 - cu lamele campion şi

pilieri de rocă între acestea

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Pe perioada execuţiei

• Reluarea calculelor de proiectare când datele măsurate prin sistemul de monitorizare diferă semnificativ de cele prognozate prin calculele iniţiale.

• Validarea unor modificări ale proiectului tehnic impuse de condiţiile locale de teren.

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

METODE DE CALCUL ŞI ALGORITMI SPECIFICI Decomprimarea şi relaxarea rocii la excavare

• Transformarea conturului excavat într-o graniţă cu

efort zero Idealizări bidimensionale • Redistribuirea eforturilor • Destinderea masivului şi relaxarea eforturilor

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Decomprimarea şi relaxarea rocii la excavare

• solicitările din bolta centralei Ruieni în două ipoteze privind secvenţele de execuţie

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Bolta

centralei Ruieni

Secvenţe de execuţie

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

Bolta

centralei Ruieni

Secvenţe de execuţie

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

METODE DE CALCUL ŞI ALGORITMI SPECIFICI Efectul avansării frontului

• Avansarea frontului sau, după caz, excavarea pilierilor

îndepărtează aceste sprijiniri şi induce deplasări

• Idealizări bidimensionale

• Algoritmul efortului iniţial echivalent •

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

METODE DE CALCUL ŞI ALGORITMI SPECIFICI Interacţiunea boltă-masiv de rocă • Între extradosul bolţii şi masivul de rocă există o

discontinuitate cu un comportament special. • Elemente de contact la care legea constitutivă se modifică în

funcţie de tendinţa deplasărilor • Calcul iterativ, până când situaţia contactului corespunde

tendinţelor de interacţiune.

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

interacţiunea dintre cuzineţii bolţii şi masa de rocă de la centrala Ruieni

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

interacţiunea dintre cuzineţii bolţii şi masa de rocă de la centrala Ruieni

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

interacţiunea dintre cuzineţii bolţii şi masa de rocă de la centrala Ruieni

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

SELECTAREA MODELULUI DE COMPORTARE AL ROCII

Modelul liniar elastic Criteriul de stabilire a

zonelor cu potenţial "de cedare" este, de obicei, Mohr-Coulomb

Zonele cu depăsirea stadiului elastic nu sunt zonele cu adevărat plasticizate

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

SELECTAREA MODELULUI DE COMPORTARE AL ROCII

• Modelul elasto-plastic – criteriu de cedare, care defineşte starea de efort

"de prag", • Modelul vâsco-elastic

– dezvoltă în timp deformaţii de curgere lentă, care produc relaxarea eforturilor

CAVERNE SUBTERANE CALCULE STRUCTURALE

CONCLUZII – Metodele numerice şi în particular metoda

elementelor finite sunt singurele în măsură să definească modele matematice adecvate pentru calculul cavernelor, condiţionat de:

• implementarea în model a unor algoritmi specifici • alegerea modelului de comportare a rocii • posibilitatea de determinare a parametrilor

implicaţi şi compararea cu măsurătorile în situ.