ПОКРЫТИЕ АНТИЭРОЗИОННОЕ Российский патент 2004 года по МПК E02B3/12 E02D17/20 

Изобретение относится к области работ по защите от эрозии грунтовых берегов, склонов, откосов при гидротехническом, дорожном и мелиоративном строительстве, а также к строительству магистральных трубопроводов на откосе.

Известно защитное покрытие откоса, состоящее из укрупненного блока, образованного изогнутым гибким плоским армирующим элементом, выполненным в плане в виде каплеобразных ячеек, смежные из которых изогнуты в противоположные стороны и установлены в шахматном порядке через равные расстояния гибкого плоского элемента, при этом ячейки скреплены в местах соприкосновения смежных стенок плоского элемента (SU а.с. 1469008 А1, Е 02 В 3/12).

Недостатком известного защитного покрытия откоса является то, что конструкция его устройства неравнопрочна относительно всех его элементов: скрепление смежных ячеек по прочности намного уступает прочности на растяжения плоского гибкого элемента; поэтому прочность на растяжение блока, вдоль его продольной оси, в целом значительно меньше прочности на растяжение упругой гибкой плоской ленты, из которой изготовлен блок. При случайных подвижках отдельного участка блока относительно остальных участков, что возможно при оползнях, при наползании на берег льда в условиях ледохода и подъема уровня воды в русле мелиоративного канала или реки, блок может подвергнуться воздействию растягивающего усилия вдоль его оси. Картина нагружения мест скрепления смежных ячеек блока в местах соприкосновения смежных стенок плоской ленты в этом случае полностью соответствует картине нагружения при "раздирании или расщеплении" мест соединения внахлест двух плоских гибких элементов. Усилие, потребное для осуществления этого "раздирания или расщепления" места соединения внахлест, практически всегда, как известно, значительно меньше, чем расчетное усилие, потребное для разрыва растяжением плоского гибкого элемента. Очевидно, что скрепления смежных ячеек в местах соприкосновения смежных стенок плоского элемента склеиванием или соединением металлическими скрепками, а тем более торцевыми пазами не выдержит нагрузки и разрушится. Блок на участке расстяжения вытянется, потеряет свою геометрическую форму и преждевременно прекратит выполнять функцию защиты откоса.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемым результатам является прослойка противоскольжения при берегоукреплении, содержащая ковер из установленной на ребро и многократно изогнутой в противоположные стороны полосы эластомера, армированного текстильной нитью, и расположенные в шахматном порядке точечные крепления изогнутых участков полосы, включающий дополнительные установленные на ребро полосы эластомера, а крепления каждой полосы образуют ее связи с двумя соседними полосами, при этом ковер в рабочем, имеющие изогнутые участки, положении образует поперечно растянутый объемный блок с ромбовидными ячейками, а в транспортном положении - продольно растянутый беззазорный пакет, причем полосы выполнены из кромочных отрезков транспортерной ленты, а точечное крепление полос выполнено на скрепках, заклепках или на клею, либо посредством колец (RU а.с. 2005840 С1, Е 02 В 3/12).

Недостатком прослойки противоскольжения является то, что конструкция прослойки неравнопрочна относительно всех ее элементов, в частности точечные крепления полос менее прочны, чем полоса, поэтому при случайных подвижках участков ковра относительно остальных участков, что возможно при оползнях или наползании льдин в условиях ледохода, может произойти разрушение под воздействием усилия, возникающего при подвижке участка ковра, креплений полос на скрепках, заклепках, клею или кольцах, что вызовет преждевременное разрушение геометрической структуры и выход из строя берегоукрепления. Разрушение точечных креплений на скрепках, заклепках или клею аналогично разрушению соединения двух гибких полос внахлест, приложением усилий на "раздирание или расщепление" соединения, при этом усилие, потребное для "раздирания и расщепления", значительно меньше, как известно, чем усилие, рассчитанное на разрыв полосы. Необходимо также отметить, что полоса в местах крепления на скрепках или заклепках ослаблена отверстиями под скрепы или заклепки, что ведет к снижению ее прочности в этом месте. Разрушение крепления посредством колец произойдет за счет неравномерного распределения нагрузки полосы в месте крепления. Это объясняется следующим образом. Кольцо, согласно "Словаря русского языка" С.И.Ожегова (Москва 1987 г.), представляет собой предмет в форме окружности, в технике этим словом обозначается деталь из стержня, замкнутого по окружности, если нет поясняющих определений типа: плоское, овальное и т.п., причем сечение стержня может быть самой различной формы: круглой, квадратной и т.п. Максимальный размер сечения стержня, как минимум, на порядок меньше внутреннего диаметра окружности. Материалом в этом случае наиболее реально может быть металл. Поэтому, учитывая ширину и толщину полосы ковра 10 см и 0,8-1,5 см, можно сделать вывод, что диаметр стержня кольца равен или меньше толщины полосы. При сдвиге участка ковра усилия, раздвигающие полосы друг от друга, передаются через кольца, которые расположены поперек полосы. Нагрузка от кольца на полосу передается неравномерно. Значительная ее доля приходится на края полосы. Всю нагрузку воспринимает часть сечения полосы, т.е. фактически полоса в этом месте ослаблена (см. фиг. 1. Показано сопряжение полос 1¹ и кольца 2¹ в самом начале нагружения). Напряжение в этих участках значительно превышает допустимый расчетный уровень, что приводит к разрушению полосы. Необходимо также учесть фактор, способствующий в значительной мере ослаблению полосы в месте контакта с кольцом и снижению величины разрушающего усилия, заключающийся в следующем: (см. фиг.2) при значительном усилии, преодолевающем изгибную жесткость полосы 1¹, последняя перегибается относительно стержня кольца 2¹ с радиусом перегиба, равным радиусу стержня 2¹ или половине толщины полосы 1¹, при этом во внешних растянутых слоях 3¹ эластомера образуются, при таком запредельном перегибе, разрывы 4¹, тем более вероятные, чем больше в эластомере микротрещин, образующихся в нем не только при длительном хранении или употреблении полосы 1¹, так как полосы 1¹ нарезаются в основном из бывшего в длительном употреблении и непригодного к дальнейшей эксплуатации по основному назначению материала, например из старых конвейерных лент, но и при их изготовлении прессовкой на заводе. Разрывы 4¹ открывают по всей ширине полосы 1¹ доступ к армирующему слою 5¹ для воздействия на него природно-климатических и техногенных факторов грунта; через некоторое время слой 5¹ разрушается и тем значительно ослабляет полосу 1¹, ускоряя разрушение полосы 1¹ и ковра в целом.

Технической задачей изобретения является создание покрытия антиэрозионного, конструкция которого равнопрочна относительно всех его элементов как полосы, так и скрепления.

Техническая задача решается тем, что покрытие антиэрозионное, содержащее ковер из установленных на ребро и многократно изогнутых в противоположные стороны полос эластомера, армированного текстильной нитью, волокнами, металлотросом или тканью, в том числе кромочных отрезков транспортерной (конвейерной) ленты, и расположенные в шахматном порядке скрепления изогнутых участков полос, образующие связь каждой полосы с двумя соседними, при этом ковер в рабочем, поперечно полос, развернутом положении имеет ромбовидные ячейки, а в транспортном образует продольно растянутый беззазорный пакет, согласно изобретению имеет скрепления изогнутых участков полос, выполненных из эластомерной армированной ленты в виде многослойного бандажа со скрепленными концами или хомута со скрепленными сшивкой или скрепками концами.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг.1 - показано сопряжение полос и кольца в начале нагружения.

Фиг.2 - показан перегиб полосы о стержень кольца.

Фиг.3 - сечение А-А вдоль полос в месте бандажа.

Фиг. 4 - ковер в развернутом вдоль берега, склона, ската в рабочем положении.

Фиг.5 - ковер в транспортном сложенном состоянии.

Фиг.6 - сечение Б-Б по бандажу с полосами.

Фиг.7 - сечение Б-Б по хомуту с полосами.

Покрытие антиэрозионное состоит из полос 1, поставленных на ребро и многократно изогнутых в разные стороны. Полосы 1 выполнены из эластомера, армированного текстильной нитью, волокном, тканью или металлотросом, например из бывшей в употреблении конвейерной ленты. В местах изгиба полос 1 установлены скрепления-бандажи 2, выполненные намоткой в несколько слоев эластомерной армированной ленты 3 и скрепленными сшивкой или скрепками 4 концами. Скрепления-бандажи 2 расположены в шахматном порядке и образуют соединение каждой полосы 1 с двумя соседними полосами 1.

В рабочем положении покрытие раздвинуто поперек полос 1 с образованием ковра ромбовидных ячеек 5, в транспортном сложено в плотный пакет полос 1 и бандажами 2. Как вариант крепление выполняется в виде хомута 6 из эластомерной армированной ленты 3 со скрепленными скрепками 4 концами.

Работа покрытия антиэрозионного происходит следующим образом.

Покрытие раскладывается вдоль берега, склона, откоса и раздвигается в поперечном, относительно полос 1, направлении с образованием ковра ромбовидных ячеек 5. Ячейки 5 заполняются насыпным грунтом, который утрамбовывают. Установка полос 1 на ребро создает препятствие для уноса грунта из ячеек 5 поверхностными водными потоками по склонам, откосам и берегам. Также предотвращается унос грунта из ячеек 5 потоком откатной берегам. Также предотвращается унос грунта из ячеек 5 потоком откатной волны воды на берегах рек, мелиоративных каналов. Полосы 1, установленные на ребро, способствуют сцеплению покрытия с поверхностью подстилающего грунта. Таким образом происходит укрепление и защита поверхности берега, склона, откоса от эрозии (размыва) водными потоками. В случае локального оползня или наползании льдины на берег, возможна подвижка части покрытия относительно других частей, при этом полосы 1 натягиваются и усилия от одних полос 1 к другим передаются бандажами 2. За счет упругости бандажа 2 из эластомерной армированной ленты 3 нагрузка на полосу 1 распределяется равномерно по всей ее ширине, радиус изгиба полосы 1 при этом определяется шириной бандажа 2-L и его упругостью, и заведомо достигает больших величин относительно толщины полосы 1; изгиб полосы 1 плавный, нет резких запредельных перегибов полосы 1, поэтому нет условий для раскрытия микротрещин на растянутой стороне полосы 1. Бандаж 2 рассчитывается на ту же величину нагрузки на разрыв, что и полосы 1, при этом из условия обеспечения необходимой величины прочности подбирается расчетное количество слоев ленты 3 и ее ширина - L, которые также определяют радиус изгиба полосы 1. Таким образом обеспечивается равнопрочность покрытия относительно всех его элементов: полосы 1 и скрепления-бандажи 2 и предотвращается преждевременный выход из строя покрытия. В ленте 3 бандажа 2 в местах ее перегиба на углах полосы 1 при значительных нагрузках возможны предельные радиусы изгиба. Вероятные раскрытые микротрещины на растянутой стороне ленты 3 в первом внутреннем слое закрываются от воздействия внешней среды последующим слоем ленты 3.

Практически покрытие применяется на уклонах до 30^o к горизонтали, но на уклонах, где исключены оползневые явления и надвижки льдин во время ледохода, возможно применение, в целях экономии материалов, средств, труда, хомутов 6 из той же ленты 3 в один слой со скреплением концов сшивкой или скрепками. В этом случае расчетная прочность хомута 6 обеспечивается подбором ширины ленты 3-L. Необходимости в защите хомута 6 последующим слоем ленты 3 как в бандаже 2 нет, поскольку хомут 6 выполняет роль кинематической связи и практически не нагружается.

Применение изобретения позволит осуществлять защиту поверхности грунта от эрозии (размыва) конструкцией высокой индустриальной готовности, легко адаптируемой к профилю поверхности грунта, надежной, долговечной, требующей минимум монтажных работ и экономичной.

Изобретение относится к устройствам для защиты от эрозии водными потоками грунтовых берегов, склонов, откосов, может применяться в дорожном, гидротехническом и мелиоративном строительстве, а также в строительстве магистральных трубопроводов на склоне. Покрытие выполнено в виде ковра из установленных на ребро и многократно изогнутых в противоположные стороны полос армированного эластомера, соединенных в местах изгиба бандажами или хомутами из эластомерной ленты в шахматном порядке с образованием связей каждой полосы с двумя соединениями. В рабочем положении ковер раздвинут поперек полос, образуя множественное сочетание ромбовидных ячеек, в транспортном собран в длинномерный плоский пакет. Изобретение позволяет осуществить защиту поверхности грунта от размыва конструкцией, легко адаптируемой к поверхности грунта, требующей минимум монтажных работ. 7 ил.

Покрытие антиэррозионное, содержащее ковер из установленных на ребро и многократно изогнутых в противоположные стороны полос эластомера, армированного текстильной нитью или волокном, либо металлотросом или тканью, в том числе кромочных отрезков транспортерной (конвейерной) ленты и расположенные в шахматном порядке скрепления изогнутых участков полос, образующих связь каждой полосы с двумя соединениями, при этом ковер в рабочем поперечно полос развернутом положении имеет ромбовидные ячейки, а в транспортном образует продольной растянутый беззазорный пакет, отличающееся тем, что скрепления изогнутых участков полос выполнены из эластомерной армированной ленты в виде многослойного бандажа со скрепленными концами или в виде хомута со скрепленными сшивкой или скрепками концами.