Способ создания канала Советский патент 1983 года по МПК E02B1/00 

Изобретение относится к технике строительства каналов, в частности в условиях многолетнемёрзлых грунто имеющих мохорастительный слой. Известен способ создания канала включающий проходку пионерной траншеи и пропуск по ней воды l . Недостатком данного способа является отсутствие мероприятий по за щите откосов канала от размыва и те пературных воздействий. Следствием этого являются значительные материальные затраты на поддержание канал в рабочем состоянии. Известен также способ создания канала включающий проходку пионерной траншеи с последующим пропуском по ней воды и защиту откосов путем (ОТСЫПКИ полос грунта на бортах вдол пионерной траншеи д , К недостаткам указанного способа относятся значительные материальные затраты на защиту откосов в условия многолетнемёрзлых грунтов, имеющих мохорастительный слой, вследствие необходимости отсыпки грунта крупных фракций на бортах вдоль пионерной траншеи, Цель изобретения - снижение мате риальных затрат на защиту откосов в условиях многолетнемёрзлых г рунтов, имеющих мохорастительный слой. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу создания «канала проходку пионерной траншеи и отюыпку полос грунта производят в зимнее время, а.пропуск воды - в летнее, причем полосы грунта-отйыпаются на бортах траншеи за границе проектных отметок бровки откоса, а толщину отсыпки h определяют из условияZTi-r tQа ширину каждой полосы е TJTii-i; где т - коэффициент теплопроводнос ти отсыпаемого мохорастительного слоя, ккал/м-Ч гград ;. Ttrl- сумма положительных температур воздуха за сезон для конкретного географического района, граДСут; Q - удельные затраты тепла на оттаивание пород,ккал/м, На фиг. 1-3 представлены поэтапные схемы осуществления предлаг.аемого способа, В зимнее время по трассе прокладываемого канала 1 при помощи экскаватора или фрезерного канавокопателя. (боровой машины) нарезают пионерную траншею 2 с вертикальными откосами, ширина которой в зависимости от льдистости пород и распределения льда по вертикали равна 0,5-0,75 полной проектной ширины, глубина соответственно равна 0,5-0,75 проектной глубины (фиг.1), По обеим сторонам пионерной траншеи 2 оставляют полосы мохорастительного слоя 3, Снимаемый верхний мохорастительный слой из- пионерной траншеи отсыпают на бортах канала за границей проектных отметок верхней бровки откоса, создавая дополнительно утолщенный искусственный теплоизоляционный слой 4 (фиг,2), Затем, в летнее время, по пионерной траншее 2 пропускают поток воды 5, нагретый за счет тепла солнечной радиации, В результате движения воды по траншее 2 с уклоном более 0,0005 происходит конвективный и кондуктивный теплообмен потока с мерзлым нижележащим грунтом. Известно, что верхние слои грунта |В тундре имеют большую льдистость (400 - 700 кг/м), распучены и часто включают ледяные жилы, чередующиеся с грунтовыми целиками, Поэтому под. действием теплового источника ледяные включения начинают оттаивать и связь в мерзлом грунтовом массиве нарушается, В оттаявшем грунте образуются полости, заполненные водой,Талые водонасыщенные частицы грунта в это время имеют очень малое сцепление между собой и поэтому часть из них под воздействием потока воды и гравитации легко скатывается в образующиеся полости, на место вытаявших крупных ледяных жил. Граница б мерзлой зоны под действием теплообмена с водным потоком опускается вниз, способствуя дальнейшему образованию полостей вытаявшего льда. Процесс углубления канала 1 водным потоком длится до тех пор, пока мощность талого слоя грунта достигнет величины, при которой дальнейшее протаивание в данных условиях прекращается. В этом случае, если самозаглубление канала 1 не достигло глубины, близкой к проектной, подача воды 5 прекращается и талый грунт со дна канала 1 убирают за проектную границу бортов ненарушенного массива, например, при помощи экскаватора. Затем вновь пропускают воду по каналу 1 и процесс самозаглубления повторяют до проектной отметки, Одновременно с размывом канала 1 происходит подтаивание бортов с выносом -грунта и частичное сползание охорастительного слоя 3 под углом естественного откоса. Корневая сисема способствует удержанию слоя на бортах траншеи 2 без нарушения его целостности и разрывов. В местах активного протаивания обнаженной мерзлоты на откосах наблюдается оп зание талого грунта к дну канала 1 Этот грунт прикрывает очаги активного протаивания и таким образом замедляет вытаивание локальных зон стабилизируя равномерный нагрев от косов и их формирование. Для предотвращения сползания мо хорастительного слоя по склону канала предусматривается сохранение в мерзлом состоянии грунта ниже слоя 3. С этой целью толщина слоя принимается такой, чтобы она была .больше глубины его сезонного протаивания. В общей виде это условие можно записать ,Qh - толщина теплоизолирующего охранного слоя, м; Лг - коэффициейт теплопроводнос ти, ккал/м.ч град;

566 3 -I - температура воздуха, t - время, ч; Q - удельные затраты тепла на оттаивание пород, ккал/м. На периферийной части слоя 4, т.е. с противоположной стороны канала, протаивает не только дерновина, но и подстилающий ее грунт, Для соблюдения условия промерзания дерновины в средней части слоев 3 и 4 необходимо по меньшей мере выполнить условие 3h, где h - глубина сезонного оттаивания грунта в летний период. В случае недостаточной толщины слоя 4 высоту его можно увеличить за счет снятия грунта с осушаемого поля за границами канала 1. Одновременно с увеличением термического сопротивления слоя увеличивается вес утеплителя, препятствуя сползанию его в ложе канала 1, Температура нулевой завесы 7 в нижележащем массиве стабилизируется и борта канала 1 сохраняются в мерзлом состоянии.

СПОСОБ СОЗДАНИЯ КАНАЛА, включающий проходку пионерной траншеи с последующим пропуском по ней воды и защиту откосов путем отсыпки полос грунта на бортах вдоль пионерной траншеи, отличающийся тем, что, с целью снижения материальных затрат на защиту откосов в условиях многолетнемерзлых грунтов, имеющих мохорастительный слой; проходку пионерной траншеи и отсыпку полос грунта производят в зимнее время, а пропуск воды - в летнее, причем полосы грунта отсыпаются на бортах траншеи за границей проектных отметок бровки откоса, а толщину отсыпки h определяют;из условия h ) Q а ширину каждой полосы егз2 T5:t-t и где - коэффициент теплопроводности отсыпаемого слоя, ккал/м-ч град (Л li-D сумма положительных температур воздуха за сезон для с конкретного географического района, градсут; О удельные затраты тепла на оттаивание пород, ккал/М . о: со со

(Риг. 2