СНЕГОЗАДЕРЖИВАЮЩЕЕ ОГРАЖДЕНИЕ Российский патент 2020 года по МПК E01F7/02 

Изобретение относится к области защиты строительных объектов от снежных природных воздействий и может быть использовано при проектировании железных и автомобильных дорог, а также других подобных объектов.

Известно снегозадерживающее ограждение (Кондаков Е.Н. Снегозаносимые участки Северной железной дороги. Методы защиты. В сб. Труды XIV международной научно-технической конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», ОАО «Российские железные дороги», Российский университет транспорта (МИИТ), М. 2017, стр. 64-69), выполненное в виде забора, содержащего вертикальные стойки и заполнение между ними. Недостатком данного технического решения является то, что в условиях тундры элементы забора требуют материалов привозных и достаточно дефицитных.

Известно снегозадерживающее ограждение, которое представляет собой один или несколько рядов посадок кустов или деревьев. Недостатком этого вида ограждений является то, что в тундре в связи с малой толщиной деятельного слоя и отсутствием круглогодичных талых зон в грунте ни кустарник, ни деревья не могут расти.

Целью данного изобретения является обеспечение круглогодичной талой зоны в грунтах в зоне снегозадерживающего ограждения, выполненного в виде посадок кустов и деревьев, в регионах тундры.

Поставленная цель достигается тем, что снегозаносимое ограждение выполнено в виде лесонасаждений, сформированных рядами, которые ориентированы параллельно защищаемым объектам. В каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала на расстоянии «с» друг от друга, причем каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной высотой h и выемочной частей одинаковой длины «b» между собой, при этом насыпная часть выполнена треугольного поперечного сечения с основанием шириной «d» и боковыми откосами с уклоном l:i₁.

Кроме того, расстояние «с» между двумя параллельными прерывистыми валами где Q - величина снегопереноса, определяемая по климатическим справочникам, м³/м.

Кроме того, высота «h» насыпной части прерывистого грунтового вала равна 2.0 м, b≥2d, :i₁=1.5.

Кроме того, насыпная часть прерывистого грунтового вала содержит стойки, на которых закреплены горизонтальные рейки, выполненные непрерывными над всем прерывистым грунтовым валом, включая выемочную часть.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 представлено снегозадерживающее ограждение (отдельный ряд), разрез А-А на фиг. 2;

На фиг. 2 представлено снегозадерживающее ограждение (отдельный ряд), вид сверху;

На фиг. 3 представлено снегозадерживающее ограждение, сечение В-В на фиг. 2.

Снегозадерживающее ограждение выполнено в виде лесонасаждений, сформированных рядами. Каждый ряд содержит кустарник 1 и деревья 2, высаженные на естественной поверхности 3. Ряды лесонасаждений ориентированы параллельно защищаемым объектам. В каждом ряду лесонасаждений расположено два прерывистых грунтовых вала 4 на расстоянии «с» друг от друга. Каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной 5 и выемочной 6 частей одинаковой длины «b» между собой. Насыпная часть 5 выполнена треугольной формы с основанием «d» и высотой «h». Выемочная часть 6 образована выемкой грунта для насыпной части 5, поэтому они по объему плотного грунта равны. Однако геометрические объемы насыпной и выемочной части не равны, так как в насыпной части грунт рыхлый. Но выемочная часть может иметь как такую же треугольную форму в поперечном сечении, так и отличаться от нее. Треугольная форма поперечного сечения насыпной части 5 (или, точнее, приближающаяся к треугольной форме) объясняется тем, что верхняя горизонтальная поверхность насыпной части должна стремиться к нулю, поскольку эта поверхность оголена от снега и является охлаждающей, что здесь нежелательно. Откос боковых частей имеет уклон l:i₁, который из соображения уменьшения требуемого объема грунта для достижения одной и той же величины «h», должен быть как можно более крутой. Из конструктивных соображений он может быть принят 1:1.5. Поскольку грунт в нижней части местный, не имеющий высокого качества, и поскольку он не уплотняется, желательно предусмотреть его крепление, либо обертывать в геотекстиль 7, либо еще каким-либо способом (например, покрыть откосы щебнем). Это укрепление должно обеспечить сохранение высоты насыпной части 5 в течение нескольких лет, пока вырастут посадки.

Расстояние «с» между прерывистыми валами определяется уклоном 1:i₂, и высотой вала «h»:

где Q - величина снегопереноса, определяемая для каждого региона по климатическим справочникам, м³/м. Формула для i₂ взята из инструкции «Тепловое взаимодействие участков смежных дорог в условиях вечной мерзлоты», СТО Газпромтранс 4-15-2014, М. 1014, стр. 8.

Высоту «h» насыпной части 5 прерывистого вала более 2.0 м из местного грунта по технологическим соображениям делать нерационально, поэтому для увеличения скорости растепления грунтов в насыпной части 5 могут быть установлены стойки 8 высотой 2.0 м над вершиной насыпной части, к которым прикрепляются горизонтальные рейки 9, закрепленные на крепежных элементах 10. Горизонтальные рейки 9 могут быть расположены над всем прерывистым валом, включая выемочную часть 6.

Длина «b» выемочной 6 и насыпной 5 частей из технологических и конструктивных соображений равна примерно 2d.

В результате снегоотложений, отмеченных либо прямыми 13, либо 14, в зависимости от наличия забора 8, происходит протаивание грунтов, и нулевая изотерма перемещается из положения 11 в положение 12.

Снегозадерживающее ограждение работает следующим образом.

Наличие вечной мерзлоты определяется тем, что ежегодно поступление холода в грунт в зимнее время превышает поступление тепла летом. Поступление холода зимой определяется двумя основными параметрами: температурой наружного воздуха и термическим сопротивлением на поверхности грунта. Температура наружного воздуха является величиной от нас не зависящей, а термическое сопротивление на поверхности в зимний период определяется толщиной снежного покрова. Наличие насыпной части 5 вала обеспечивает в тундре (где всегда сильный снегоперенос) наличие повышенных снежных отложений, которые увеличивают термическое сопротивление и препятствуют поступлению холода в зимний период. Величина термического сопротивления, в зависимости от региона, может регулироваться устройством забора (элементы 8, 9, 10). Кроме того выемочная часть заполняется водой и также влияет растепляюще. В результате нулевая изотерма (на момент окончания теплого периода года) понижается из положения 11 в положение 12, обеспечивая круглогодичную талую зону для существования кустарниковой и древесной растительности.

Следует отметить, что на фиг. 1 и 2 представлено лесонасаждение только для одного ряда. Фактически в условиях заполярной тундры для защиты от снегозаносов потребуется не один ряд. В этом случае между рядами могут быть сделаны с естественным снежным покровом, при котором мерзлота сохраняется на этом участке. Это необходимо в том случае, если грунты очень высокольдистые, или имеются погребенные льды. Отсутствие охлаждающих полос в этом случае может привести к слишком большому понижению нулевой изотермы, приводящему к просадкам грунта и образованию обводнения территории. Необходимость охлаждающих зон определяется теплофизическим расчетом.

Снегозадерживающее ограждение сооружается следующим образом.

В зоне заполярной тундры, где необходимо ограждение, но деятельный слой слишком мал, и древесно-кустарниковая растительность существовать не может, осуществляют подготовку для обеспечения этой растительности. Подготовка заключается в том, что грунт перемещают из выемочной 6 части в насыпную 5 часть (т.е. никакого привозного грунта не требуется). При этом создается два прерывистых вала, которые при необходимости (по расчету) дополняются забором (элементы 8, 9, 10). Формирование талика происходит за 1-2 сезона. В это время осуществляются посадки кустов 1 и деревьев 2.

Прерывистые валы, выполненные из местного дешевого грунта, недолговечны. Они постоянно выходят из строя. Но за это время вырастает кустарник и деревья, при которых уже прерывистых валов не требуется.

В данном техническом решении три основных признака.

Первый существенный признак - это то, что снегозадерживающее ограждение выполнено в виде лесонасаждений, поскольку именно они в конечном счете обеспечивают задерживание снега.

Второй существенный признак - это то, что в каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала, причем каждый выполнен в виде чередующихся насыпной и выемочной частей одинаковой длины. Эти валы являются своеобразными катализаторами для формирования древесно-кустарниковой растительности.

Третьим существенным признаком является форма насыпной части вала - поперечное сечение треугольной формы. Здесь важно именно то, что верх насыпной части должен быть сведен к минимуму, поскольку он является охлаждающей зоной.

Эффективность изобретения определяется достижением основного технического результата: обеспечения круглогодичной талой зоны в грунтах в зоне снегозадерживающего ограждения.

Изобретение относится к области защиты строительных объектов от снежных природных воздействий. Технический результат - обеспечение круглогодичной талой зоны в грунтах в зоне снегозадерживающего ограждения, выполненного в виде посадок кустов и деревьев, в регионах тундры. Снегозадерживающее ограждение выполнено в виде лесонасаждений, сформированных рядами, которое ориентировано параллельно защищаемым объектам. В каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала на расстоянии «с» друг от друга. Каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной высотой «h» и выемочной частей одинаковой длины «b» между собой. Насыпная часть выполнена треугольного поперечного сечения с основанием шириной «d» и боковыми откосами с уклоном 1:i₁. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Снегозадерживающее ограждение, выполненное в виде лесонасаждений, сформированных рядами, которое ориентировано параллельно защищаемым объектам, отличающееся тем, что в каждом ряду лесонасаждений расположено два параллельных прерывистых грунтовых вала на расстоянии «с» друг от друга, причем каждый вал выполнен в виде чередующихся насыпной высотой «h» и выемочной частей одинаковой длины «b» между собой, при этом насыпная часть выполнена треугольного поперечного сечения с основанием шириной «d» и боковыми откосами с уклоном 1:i₁.

2. Снегозадерживающее ограждение по п. 1, отличающееся тем, что расстояние «с» между двумя параллельными прерывистыми валами где Q - величина снегопереноса, определяемая по климатическим справочникам, м³/м.

3. Снегозадерживающее ограждение по п. 1, отличающееся тем, что высота «h» насыпной части прерывистого грунтового вала равна 2,0 м, а длина «b» равна b≥2d, i₁=1.5.

4. Снегозадерживающее ограждение по п. 1, отличающееся тем, что насыпная часть прерывистого грунтового вала содержит стойки, на которых закреплены горизонтальные рейки, выполненные непрерывными над всем прерывистым грунтовым валом, включая выемочную часть.