ГЕОРЕШЕТКА С ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРОЙ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2008 года по МПК E02D17/20 D03D15/00 D03D13/00 

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунтовой поверхности откосов автомобильных и железных дорог, береговых линий, защиты магистральных трубопроводов от эрозии грунта, для повышения несущей способности дорожного полотна и т.п.

Известна георешетка с ячеистой структурой для укрепления грунтовой поверхности, изготовленная из гибких полос, установленных на ребра и соединенных между собой в шахматном порядке швами с образованием в растянутом, рабочем положении ячеистой структуры (см. патент США №4797026, кл. E02D 17/20, 1989 г.).

Известна георешетка с ячеистой структурой, выполненная из гибких полос, соединенных между собой швами таким образом, что при растяжении они образуют трехмерные конструкции (см. патент РФ №2166625, E02D 17/20, Е02В 3/12, E01C 5/00 от 27.04.2001 г.).

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к изобретению техническим решением является георешетка с ячеистой структурой, изготовленная из набора гибких полос с текстильной структурой материала, установленных на ребра и соединенные между собой швами с образованием в рабочем положении ячеистой структуры (см. патент РФ №2180030, E02D 17/20 от 10.09.1999 г.).

Однако известные технические решения имеют следующие недостатки: низкая прочность решетки из-за низких разрывных характеристик гибких полос, при укладке требуют больших усилий из-за жесткого соединения полос, что при отрицательных температурах может привести к поломке, недостаточный коэффициент фильтрации, что способствует вымыванию грунта из ячеек, значительное соотношение транспортного объема к рабочему.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эксплуатационных характеристик георешетки за счет повышения разрывных характеристик гибких полос, наиболее нагруженного элемента - шва, стойкости материала ультрафиолетовому излучению, биологической стойкости, экологической безопасности, длительной работе с сохранением стабильных характеристик работы с георешеткой в любое время года при любых температурах, обеспечения хорошей фильтрационной способности. Проставленная задача решена за счет того, что в георешетке с ячеистой структурой, выполненной из набора гибких полос с текстильной структурой материала, установленных на ребра и соединенные между собой швами с образованием в рабочем положении ячеистой структуры, гибкие полосы изготовлены из материала с тканой структурой, образованной от 150 до 300 полипропиленовыми нитями по основе и полипропиленовыми фибриллированными или мультифиламентными нитями по утку, и имеют усилие на разрыв не менее 100 кН/м, а швы расположены вертикально по отношению к ребрам гибких полос и выполнены челночными с закрепкой из крученых швейных синтетических нитей с разрывной нагрузкой не менее 60 Н, обеспечивающих минимальную разрывную нагрузку шва не менее 50% от величины разрывной нагрузки гибких полос.

Кроме того, длина георешетки в рабочем положении может составлять от 10 до 20 м, ширина до 10 м, а высота от 50 до 150 мм; размеры ячейки георешетки в рабочем положении могут составлять в продольном и поперечном направлениях от 50 до 500 мм; толщина гибкой тканой полосы может составлять от 1,0 до 2,0 мм.

Полипропилен по своей структуре является инертным материалом, при обычных температурах эксплуатации от -50 до +50° не взаимодействует ни с одним химическим или биологическим материалом, что обеспечивает экологическую безопасность георешетки.

Гибкие полосы из тканого материала для георешетки изготавливаются на лентоткацких машинах путем заправки в основу от 150 до 300 нитей, например полипропиленовых, а в утке применяется полипропиленовая фибриллированная или мультифиламентная нить размером до 1500 денье. Края гибкой полосы упрочняются путем провязки уточной и кромочной нити, что даже при местном нарушении целостности края, не дает распускаться нитям гибкой полосы дальше.

Изготовленная гибкая полоса представляет собой тканый материал белого или любого другого цвета, шириной от 50 до 150 мм, толщиной от 1 до 2 мм. Это обеспечивает гибкой полосе из материала с тканой структурой разрывную нагрузку не менее 100 кН/м. Данные разрывные характеристики георешетки достигаются за счет того, что при заправке в основу тканого материала гибкой полосы большого определенного количества нитей (от 150 до 300) на относительно небольшую ширину гибкой полосы (от 50 до 150 мм), получается эффект каната и это же обеспечивает достаточную поперечную жесткость (модуль упругости) гибкой полосы. Данные разрывные характеристики георешетки совершенно необходимы в условиях использования ее на склонах выше 30° и высотой более 5 м, т.к. вес насыпного грунта или других материалов, засыпаемых в ячейки георешетки, особенно после насыщения влаги, на контакте насыпных грунтов и основания должно быть обеспечено равновесие сдвигающей и удерживающей силы.

По расчетам МГСУ для насыпи высотой 5 м требуемая разрывная прочность георешетки, как армирующего материала, на растяжение должна быть 77 кН/м при однослойном армировании. Время консолидации грунта составляет 1,5 года, т.е. армирующая георешетка в течение указанного периода должна иметь постоянную прочность не менее 77 кН/м (см. Щербина Е.В. Геосинтетические материалы в строительстве. АСВ, М., 2004 г., стр.54).

Проведенными испытаниями установлено, что, по сравнению с известными георешетками, только предлагаемая георешетка за счет тканой структуры гибких полос с определенным количеством нитей удовлетворяет этим требованиям, обеспечивая разрывную нагрузку до 100 кН/м.

Имея тканую структуру материала из полипропиленовых нитей, гибкая полоса георешетки свободно пропускает воду с коэффициентом фильтрации не менее 70 м³/сут и не препятствует проникновению корневой системы травяного покрытия. Полипропиленовые нити тканого материала гибкой полосы предлагаемой георешетки за счет стекловидной поверхности не подвержены кальватации, в отличие от нитей гибкой полосы из нетканых материалов, имеющих волоконную структуру.

Соединение гибких полос для получения георешетки производится швами, расположенными вертикально по отношению к ребрам гибких полос, на специальных швейных машинах с реверсивным ходом кручеными швейными нитями, изготовленными из полиэфира или из полиамида или другими синтетическими нитями с разрывной нагрузкой не менее 60 Н, что обеспечивает минимальную разрывную нагрузку шва не менее 50% от величины разрывной нагрузки гибких полос. В отличие от гибких полос георешеток из нетканого аппретированного материала, на тканом материале полосы при сшивании игла швейной машины раздвигает нити и, так как нити не соединены между собой жестко, ослабление полосы в месте прошива не происходит. В случае сшивания гибких полос из нетканых материалов игла прорезает материал полосы, что приводит к значительному снижению разрывных характеристик полосы в месте прошива. Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - георешетка в сложенном состоянии,

на фиг.2 - георешетка в рабочем растянутом положении,

на фиг.3 - ячейка георешетки с обозначениями размеров,

на фиг.4 - вид 1 на фиг.3 (схема выполнения шва в месте соединения гибких полос и нитей тканой структуры материала полос георешетки).

Георешетка 1 состоит из набора, соединенных между собой поперечной сшивкой челночным швом с закрепкой 2, гибких полос 3 из материала с тканой структурой, образованной нитями 4 основы и нитями 5 утка, и имеющих продольные ребра 6. Ячейки 7 георешетки в растянутом состоянии на фиг.3 имеют форму шестиугольника с размером F в поперечном и продольном направлении 50 - 500 мм и размером L участка между швами до 200 мм.

Георешетка в растянутом состоянии на фиг.2 имеет следующие размеры:

А - длина георешетки от 10 до 20 м;

В - ширина георешетки до 10 м;

Н - высота георешетки от 0,05 до 0,15 м.

Георешетка в растянутом состоянии (при размерах: длина 10 м и ширина 8,7 м) имеет площадь 87 м² и вес до 35 кг.

В сложенном положении георешетка представляет собой модуль прямоугольной формы, удобный для транспортировки.

Соотношение объема транспортного положения георешетки в виде модуля к растянутому (рабочему) положению 1:130, что очень выгодно при транспортировке георешетки до места использования.

Характеристики предлагаемой георешетки в сравнении с характеристиками аналогичных производимых георешеток, полученные в результате проведенных испытаний, приведены в таблице.

ТаблицаХарактеристики георешеткиГеорешетка с полимерными полосамиГеорешетка с неткаными полосамиГеорешетка с ткаными полосами из полипропиленовых нитейРазрывная нагрузка полос, кН/м4020100Химическая и биологическая стойкость, годнеограничено2 г.неограниченоФильтрационная способность, м³/сут04070Площадь модуля, м²14,88387Гибкость на брусе радиусом 5 мм при t минус 40°Сне выдерживаетнарушение структуры материала нетнарушение структуры материала нетСоотношение объема модуля в сложенном и растянутом состоянии1/541/551/130

Проведенные испытания предлагаемой георешетки показали приемущество ее характеристик над известными, что позволяет использовать как надежное армирующее средство для укрепления откосов, дорожных оснований, защиты поверхности откосов над трубопроводными системами, тампонирования шлакоотвалов горнорудной промышленности и других геотехнических объектов.

Георешетка обладает низкой материалоемкостью, прочностью лент 100 кН в расчете на 1 м и прочностью швов не менее 50 кН/м, и обеспечивает надежную защиту грунта от эрозии и фильтрацию воды вниз по откосу.

Использование предлагаемой георешетки позволяет повысить несущую способность дорожного полотна, если его укладывать в основание дороги или в асфальтобетонное покрытие за счет перераспределения нагрузок от транспортного средства равномерно по всему основанию дороги.

Повышенная устойчивость заполняющего георешетку грунта к действию ветровой и водной эрозии обусловлена выполнением гибких полос с тканой структурой материала, полученного из полипропиленовых нитей. Что так же способствует естественному прорастанию корней травяного покрова для дополнительного закрепления грунта в ячейке георешетки.

Изобретение относится к строительству, а именно к укреплению грунтовой поверхности откосов дорог, береговых линий, защиты магистральных трубопроводов от эрозии грунта при помощи георешеток. Георешетка выполнена из набора гибких полос с текстильной структурой материала, установленных на ребра и соединенных между собой швами с образованием в рабочем положении ячеистой структуры. Полосы изготовлены из материала с тканой структурой, образованной от 150 до 300 полипропиленовыми нитями по основе и полипропиленовыми фибриллированными или мультифиламентными нитями по утку, и имеют усилие на разрыв не менее 100 кН/м. Швы выполнены челночными с закрепкой. Длина георешетки в рабочем положении составляет от 10 до 20 м, ширина до 10 м, а высота от 50 до 150 мм. Размеры ячейки георешетки в рабочем положении составляют в продольном и поперечном направлениях от 50 до 500 мм. Толщина гибкой тканой полосы составляет от 1,0 до 2,0 мм. Швы расположены вертикально по отношению к ребрам гибких полос и выполнены кручеными швейными нитями, изготовленными из полиэфира или из полиамида или другими синтетическими нитями с разрывной нагрузкой не менее 60 Н, обеспечивающих минимальную разрывную нагрузку шва не менее 50% от величины разрывной нагрузки полос. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик георешетки, стойкости материала ультрафиолетовому излучению, биологической стойкости, экологической безопасности, сохранение стабильных характеристик работы с георешеткой в любое время года при любых температурах, обеспечения хорошей фильтрационной способности. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Георешетка с ячеистой структурой для укрепления грунтовой поверхности, содержащая набор гибких полос с текстильной структурой материала, установленных на ребра и соединенные между собой швами с образованием в рабочем положении ячеистой структуры, отличающийся тем, что гибкие полосы изготовлены из материала с тканой структурой, образованной от 150 до 300 полипропиленовыми нитями по основе и полипропиленовыми фибриллированными или мультифиламентными нитями по утку, и имеют усилие на разрыв не менее 100 кН/м, а швы расположены вертикально по отношению к ребрам гибких полос и выполнены челночными с закрепкой из крученых швейных синтетических нитей с разрывной нагрузкой не менее 60 Н, обеспечивающих минимальную разрывную нагрузку шва не менее 50% от величины разрывной нагрузки гибких полос.2. Георешетка п.1, отличающаяся тем, что длина георешетки в рабочем положении составляет от 10 до 20 м, ширина до 10 м, а высота от 50 до 150 мм.3. Георешетка по п.1, отличающаяся тем, что размеры ячейки георешетки в рабочем положении составляют в продольном и поперечном направлениях от 50 до 500 мм.4. Георешетка по п.1, отличающаяся тем, что толщина гибкой полосы составляет от 1 до 2 мм.