СПОСОБ БОРЬБЫ С ПУЧЕНИЕМ ГРУНТОВ Российский патент 1995 года по МПК A01B79/02 A01G23/00 

Изобретение относится к строительству, эксплуатации и преобразованию техногенных и природных ландшафтов, жилых массивов, различных объектов и инженерных сооружений на различных площадях и может быть использовано для долгосрочной самовозобновляющейся из защиты от пучения и деформаций, заболачивания, заселения болотными видами растительности.

Аналогов предлагаемого технического решения в патентной и технической литературе не обнаружено. Обычным и широко распространенным методом водозащиты и осушения территорий, а соответственно, и борьбы с пучением являются многочисленные технические решения по вертикальному и горизонтальному дренажу.

Однако в условиях неглубокого летнего протаивания вечномерзлых грунтов со сплошным распространением и заболоченностью из-за малых уклонов местности, чем и характеризуются обычно пучинистые участки, применить указанные решения крайне затруднительно. Физико-химические методы борьбы с пучением, несмотря на большую эффективность в первые годы, через несколько лет уже не действуют и требуют повторных больших затрат и ресурсов.

Прототипом предлагаемого технического решения в определенной мере может служить изобретение С.Т.Гасанова и Ш.Д.Данялова (авт. св. N 1449633, кл. Е 02 В 11/00, 1989), которое, в частности, в описании (но не в формуле изобретения!) предусматривает создание воздушного режима почвы при работе дренажа в принудительном режиме.

Однако такое устройство можно применять для борьбы с пучением грунтов лишь в частных случаях при значительной глубине сезонного протаивания, а кроме того, оно чрезвычайно трудоемко, материалоемко и энергоемко. Оно требует также участия людей в процессе борьбы с получением, так как система нуждается в профилактических осмотрах и ремонте как всякая машинная система современной цивилизации.

Целью предлагаемого технического решения является использование биологической системы, точнее сильно испаряющего леса, для постоянного отсоса воды из грунтов корнями, в зоне миграции и льдовыделения влаги до уровня максимальной молекулярной влагоемкости и последующего удаления ее в атмосферу через стволы и листья путем испарения за счет солнечной энергии.

На фиг.1 изображена схема посадки влагососущих растений в начальный период применения способа биогенной борьбы с пучением; на фиг.2 ситуация после преобразования ландшафта.

Предлагаемый способ борьбы с пучением осуществляется следующим образом.

На пучинистом, первичном природном или техногенном ландшафте (фиг.1), у которого с поверхности развиты бугры пучения 1 или кочковая марь, граница 2 вечномерзлых грунтов 4 залегает неглубоко, разделяя сильно влагонасыщенный летом и сильно льдистый зимой слой 3 сезонного протаивания от вечномерзлого грунта 4, в вегетационный период забиваются колья 5 тополя (или другого сильно сосущего влагу дерева, способного активно расти в данных климатических условиях).

После оформления кольев в деревья 6 в пределах первичного ландшафта начнутся и затем оформятся следующие его преобразования (фиг.2). Слой 3 сезонного протаивания увеличит свою мощность вследствие уменьшения влажности в слое 7 иссушения и аэрации, приуроченном к корневой системе деревьев, действующих как насосы и дрены одновременно. Граница 2 вечномерзлых грунтов 4 сместится вниз на несколько метров, вследствие чего понизится уровень грунтовых вод.

Миграция и льдовыделение в слое сезонного протаивания прекратится, а бугры пучения 1 растают, дневная поверхность выровняется, и на ней станут расти луговые сообщества 8.

Влажность грунтов на нижнем пределе пластичности, как известно, близка по своему значению к максимальной молекулярной влагоемкости и в то же время является критической влажностью, прерывающей ее миграцию к фронту промерзания, а соответственно, пучение грунтов.

К биологическим системам, всасывающим влагу из грунтов до пределов максимальной молекулярной влагоемкости, в северной климатической зоне нужно отнести некоторые виды деревьев, например осину и тополь.

Это установлено при опытных работах на полигоне Сковородинской мерзлотной станции, где в зоне развития корневой системы тополя, на глубинах 0,2-0,6-0,7 м от поверхности, летом и в предзимний, наиболее важный для процессов пучения сезон повсеместно обнаружена зона иссушения в суглинках, в пределах которой суммарная влажность была летом и осенью не более 20%
Столбы забора на участках произрастания тополя с заглублением всего 0,8-0,9 м, за 30 с лишним лет не выпучились ни на сантиметр, в то время как на близрасположенных участках, где тополь не посажен, за это время оказались выпученными и поваленными на землю сваи и деревянные столбы с заглублением на 3-5 м.

Сосредоточенные посадки тополя обладают, как установлено многолетними наблюдениями, способностью преобразовывать заболоченные пространства, например мари травяной кочки, повсеместно развитые в Забайкалье, в сухие пространства с подлеском из степной луговой растительности. Примером этому являются тополевые парки в г.Сководино и г.Зея Амурской области и на других участках вдоль Забайкальской ж.д. Причиной этому является прекращение пучения и разрыва корневой системы луговой растительности, которая поселяется здесь, будучи эндемиком на отдельных ландшафтах во всей области вечномерзлых грунтов.

Тополевые насаждения легко размножаются, как известно, посадкой черенков, а затем самовозобновляются вегетативным способом размножения при помощи корневой системой.

Таким образом, биологические насосы, будучи раз посажены, затем очень долго будут действовать в рамках существенного климатического и газового режима атмосферы.

Экономический эффект предлагаемого технического решения громаден и очевиден и при широком внедрении способен не только спасти от деформации железные и автомобильные дороги, поселки, сооружения и другие объекты, но и дать новые запасы древесины, защиту от техногенных газовыделений, так как тополь, как известно, очищает от газов современные города.

Использование: строительство, эксплуатация и преобразование техногенных и природных ландшафтоф в зоне вечной мерзлоты. Сущность изобретения: на пучинистом, первичном природном или техногенном ландшафте в вегетационный период в марь производят посадку сильно сосущих влагу деревьев корнеотпрысковых пород, например тополя обыкновенного, или их кольев. Перед посадкой марь засыпают тонким слоем минерального грунта и планируют поверхность. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ БОРЬБЫ С ПУЧЕНИЕМ ГРУНТОВ, включающий осушение грунта путем вывода воды в атмосферу с помощью мелиоративной дренажной системы, отличающийся тем, что на вечномерзлых грунтах в качестве мелиоративной дренажной системы используют самовозобновляющуюся биогенную дренажную систему, для чего в марь производят посадку сильно сосущих влагу деревьев корнеотпрысковых пород, например тополя обыкновенного, или их кольев. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед посадкой марь засыпают тонким слоем минерального грунта и планируют поверхность.