СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ НАСЫПЕЙ Российский патент 2004 года по МПК E02D17/20 E02B3/12 

Изобретение относится к области горной промышленности и может быть использовано для увеличения высоты насыпей земляных сооружений и емкости отвалов, формирующихся при открытой разработке горных пород.

Наиболее близким к предлагаемому является “Способ возведения насыпи” (см. а.с. СССР №844689, кл. Е 02 В 3/12, Е 02 D 17/20, опубл. в БИ №25, 1981), включающий в себя послойную отсыпку грунта с одновременным формированием откоса путем укладки на него гибкого материала в виде единого на весь откос полотнища, складки которого заводят в тело насыпи после отсыпки каждого слоя и анкеруют брусками, размещенными в концах складок.

К недостаткам описанного способа можно отнести следующее.

Значительную материалоемкость анкерной системы. Трудоемкость работ, связанных с введением складок и брусков в тело насыпи. Выполнение такого рода работ вручную после отсыпки каждого слоя ведет к длительным перерывам в процессе отсыпки насыпи. Кроме этого, при раскладке полотнища на откосе, требующем укрепления, необходимо соблюдать особые меры безопасности, связанные с возможностью образования оползня.

Техническим результатом изобретения является повышение степени механизации работ, уменьшение их трудоемкости, улучшение условий труда, снижение материалоемкости элементов схемы армирования и ускорение процесса отсыпки насыпи.

Результат достигается тем, что в процессе отсыпки насыпи из полотнища армирующего материала формируется замкнутый контур, охватывающий откос и имеющий призматическую форму, при этом края полотнища соединяют через упругий элемент, создающий в верхней части контура усилия натяжения.

Степень механизации работ повышается в результате использования специального приспособления для перемещения и укладки армирующего материала. Трудоемкость работ уменьшается в результате отказа от использования в схеме армирования отдельных элементов (брусков) и операций по их размещению в концах складок. Переход от схемы послойного армирования к схеме армирования сразу нескольких слоев дает возможность снизить материалоемкость элементов схемы армирования и ускорить процесс отсыпки насыпи за счет уменьшения числа перерывов в работе. При укреплении откосов предлагаемым способом все работы выполняются на горизонтальных поверхностях, а известный способ предусматривает выполнение работ как на горизонтальных поверхностях, так и на поверхности откоса. Выполнение операций на откосах, требующих укрепления, связано с риском и предполагает проведение определенных мероприятий по технике безопасности. Поэтому отказ от таких операций приводит к улучшению условий труда.

Сопоставительный анализ предложенного решения с прототипом показал, что заявляемый способ в отличие от способа возведения насыпи позволяет: снизить материалоемкость элементов схемы армирования насыпи; уменьшить потери рабочего времени и трудоемкость работ; повысить степень их механизации и улучшить условия труда.

Переход от схемы послойного армирования, и введение в схему армирования упругого элемента обусловлено следующими факторами.

По результатам физического моделирования напряженного состояния различного рода насыпей и отвалов методом фотоупругих материалов установлено, что в нижней части откосов, находящихся в состоянии предельного равновесия, наблюдается максимальная концентрация касательных напряжений. В верхней приконтурной части таких откосов формируется зона концентрации нормальных напряжений растяжения. С касательными напряжениями в откосах можно бороться, увеличивая силы трения. Нормальные растягивающие напряжения можно погасить с помощью дополнительных сжимающих усилий.

Предложенная схема армирования предусматривает как увеличение сил трения в нижней части откоса за счет увеличения длины армируемого участка, расположенного в нижней части насыпи, так и передачу на верхнюю часть откоса дополнительных усилий сжатия, созданных в результате натяжения армирующего материала при соединении краев полотнища через упругий элемент.

На фиг.1 изображена схема армирования породы в теле насыпи на этапе, предшествующем соединению концов полотнища; на фиг.2 - после их соединения (стрелками на схеме показаны силы, возникающие в результате натяжения армирующего материала); на фиг.3 представлено приспособление многоразового использования, предназначенное для перемещения бобины и укладки армирующего материала.

Элементами схемы армирования породы в теле насыпи (см. фиг.1 и 2) являются полотнище из армирующего материала 1, трос 2, маяки 3, пандусы 4 и упругий элемент 5. В качестве армирующего материала 1 необходимо использовать синтетический материал, обладающий достаточной жесткостью, высоким модулем упругости и малым относительным удлинением. Перечисленным требованиям отвечают полиэфирные и полипропиленовые материалы (гейдельбергский холст, террам, нетенол и д.р.). Полотнище может быть выполнено из рулонного материала или сетки. Армирующие материалы в виде сеток обладают рядом преимуществ по сравнению с рулонными материалами, обусловленных более высоким сопротивлением сдвигу в системе грунт - армирующий материал и более низкой стоимостью. При изготовлении полотнища из рулонного материала к его соединяющимся концам надежно прикрепляют петли. При изготовлении полотнища из сетки концы ее продольных лент загибают и закрепляют в виде петель. Металлический трос 2 должен иметь длину, достаточную для крепления его к бульдозеру, вытягивающему свободный конец полотна на поверхность насыпи. Маяки 3 представляют собой легкие полые элементы большого диаметра, служащие для определения положения троса в ходе отсыпки пород поверх армирующего материала. В качестве маяков могут быть использованы выработавшие свой эксплуатационный срок шины или надутые камеры автомобилей. Маяки прикрепляют к тросу 2 и располагают на откосе. Пандусы 4 предназначены для организации переезда машин через приспособление для перемещения и укладки сетки, основные элементы которого показаны на фиг.3. Функцию упругого элемента 5 в схеме выполняет лента из прочного материала со значительным относительным удлинением или система, образованная достаточно жесткими пружинами.

Приспособление для перемещения бобины и укладки сетки (см. фиг.3) представляет собой достаточно прочный и тяжелый металлический короб 6 без нижней грани, с отогнутым концом одной из боковых граней. На торцевых гранях короба имеются отверстия 7. В эти отверстия выводятся концы стержня 8, на который наматывается армирующий материал в виде бобины 9. К верхней грани короба приварены монтажные петли 10.

Предлагаемый способ заключается в том, что через петли одного из концов полотнища 1 пропускают стержень 8, вокруг которого армирующий материал сворачивают в бобину 9. Эта операция является подготовительной и может выполняться в любом удобном месте. Стержень с бобиной помещают в короб 6 таким образом, чтобы концы стержня выходили в отверстия 7. Через петли второго конца полотнища 1 пропускают трос 2, к которому крепят маяки 3. Затем за монтажные петли 10 короб 6 поднимают на горизонтальную поверхность насыпи, и устанавливают за пределами призмы возможного обрушения отогнутой гранью к откосу. За трос 2 полотнище вытягивают из короба на длину, обеспечивающую его закрепление на поверхности армируемого слоя. После этого свободный край полотнища размещают в непосредственной близости от бровки откоса, а маяки раскладывают на его поверхности. Отсыпку армируемого слоя поверх армирующего материала начинают в зоне короба 6, после формирования пандусов 4 для пропуска автосамосвалов и бульдозеров проводятся работы по отсыпке пород нарушенного сложения в пределах всей площадки. Если армируемый слой формируется из нескольких последовательно отсыпаемых слоев, толщина которых превышает высоту короба 6, последний выдергивают на поверхность за монтажные петли 10 перед отсыпкой очередного слоя. Выдергивают короб на поверхность и на заключительном этапе формирования армируемого слоя, но в этом случае короб тянут, пока не размотается вся бобина 9. Затем концы полотнища 1 соединяют через упругий элемент 5. Производится эта операция следующим образом.

Бульдозеры с помощью троса 2 и стержня 8 натягивают концы полотнища 1, при этом петли соединяют предварительно растянутыми пружинами или лентой. В результате этого на верхнюю часть насыпи через армирующий материал передаются силы натяжения, которые наряду с силами трения компенсируют избыточные усилия, приводящие к обрушению неукрепленного откоса.

Поскольку в процессе эксплуатации насыпи, трос 2 и маяки 3 утрачивают свои функции, они удаляются с поверхности насыпи после соединения концов полотнища.

Для того, чтобы более полно мобилизовать силы трения, возникающие в системе грунт - армирующий материал, отсыпают дополнительный слой породы поверх армируемого.

Направлением перемещения короба от слоя к слою в сторону откоса задается форма контура, обеспечивающая увеличение сил трения в нижней части откоса.

К преимуществам предложенного способа можно отнести следующее.

Низкую материалоемкость элементов, армирующих породу в теле насыпи. Многократное использование вспомогательных элементов и приспособления для перемещения бобины и укладки армирующего материала.

Снижение затрат труда и потерь рабочего времени в результате отказа от использования в системе армирования отдельных элементов, и связанных с ними операций по их размещению.

Повышение степени механизации работ за счет использования специального устройства для перемещения и укладки сетки.

Улучшение условий труда в результате выполнения работ только на горизонтальных поверхностях насыпи.

Использование наряду с силами трения дополнительных сил натяжения для погашения избыточных усилий, являющихся причиной обрушения неукрепленных откосов.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для увеличения высоты насыпей земляных сооружений и емкость отвалов при сохранении устойчивость этих массивов. Способ укрепления откосов насыпей заключается в армировании грунта в теле послойно отсыпаемой насыпи. Новым является то, что в процессе отсыпки насыпи из полотнища армирующего материала формируют замкнутый контур, охватывающий откос и имеющий призматическую форму, при этом края полотнища соединяют через упругий элемент, создающий в верхней части контура усилия натяжения. Техническим результатом изобретения является повышение степени механизации работ, уменьшение их трудоемкости, улучшение условий труда, снижение материалоемкости элементов схемы армирования и ускорение процесса отсыпки насыпи. 3 ил.

Способ укрепления откосов насыпей, заключающийся в армировании грунта в теле послойно отсыпаемой насыпи, отличающийся тем, что в процессе отсыпки насыпи из полотнища армирующего материала формируют замкнутый контур, охватывающий откос и имеющий призматическую форму, при этом края полотнища соединяют через упругий элемент, создающий в верхней части контура усилия натяжения.