ПОКРЫТИЕ ОТКОСА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА Советский патент 1995 года по МПК E02B3/12 

Изобретение относится к строительству транспортных, гидротехнических и других сооружений из грунта, имеющих откосы и расположенных преимущественно в районах с распространением вечномерзлых грунтов.

Известно покрытие откоса земляного сооружения, состоящее из полых элементов, заполненных грунтом.

Недостатком этого типа покрытия является то, что оно в летнее время не препятствует свободному проникновению тепла через откос, поэтому при расположении сооружения в зоне вечной мерзлоты возможны ее деградация и, как следствие, возможны недопустимые просадки.

Известно покрытие откоса земляного сооружения, расположенного в условиях вечной мерзлоты, состоящее из полых элементов и расположенных на откосах вдоль линии наименьшего ската.

Причем для предохранения попадания тепла в откос в летнее время полости заполнены теплоизоляционным материалом.

Недостатком этого типа покрытия является то, что и в зимнее время оно не пропускает холод через поверхность откоса, поэтому интенсивность аккумуляции холода в теле и основании снижается, что может привести к деградации мерзлоты и к деформациям сооружения.

Цель изобретения исключение деформаций грунта и интенсификация аккумуляции холода в теле и основании сооружения.

Поставленная цель достигается тем, что полые элементы размещены по откосу с интервалом, равным 1-5 высотам элемента, высота полости внутри каждого элемента равна 1,5-3 среднемноголетним высотам снежного покрова для района строительства, ширина полости определяется по формуле: b=(3-5)(h₂-h₁), где h₁ средне- многолетняя высота снежного покрова для района строительства, h₂ высота полости, при этом торцовые стороны полости не замкнуты.

На фиг. 1 изображен откос земляного сооружения с покрытием, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1.

Предлагаемая конструкция покрытия состоит из пустотелых коробчатых элементов 1, уложенных непосредственно на откос насыпи 2, которая расположена на основании 3. В случае, если длина откоса превышает длину элементов 1, то элементы расположены в продолжение один другого, при этом стыки 4 не требуют никакой герметизации. Высота полостей в пустотелых элементах 1 превышает в 1,5-3 раза среднемноголетнюю высоту снежного покрова 5 для района строительства. В поперечном сечении элементы 1 не замкнуты, и полость непосредственно граничит с поверхностью грунта 6. С торцов элементы открыты. Полость может иметь также другое очертание, например, треугольное.

Конструкция работает следующим образом.

В летнее время через открытые нижние и верхние торцы полости имеет место свободное продувание воздуха, поэтому перегрева воздуха внутри полости за счет солнечной радиации нет. В зимнее время в случае заноса снегом торцов охлаждение воздуха внутри полости происходит через боковые стенки элемента 1, возвышающиеся над снегом. За счет свободной конвекции охлажденный воздух поступает к поверхности 6 грунта, передает часть холода в грунт, поднимается в верхнюю часть полости, а на его место попадают новые порции охлажденного воздуха. В то время, когда нижние и верхние торцы полости не забиты снегом, происходит свободное продувание воздухом за счет разности высот. В случае забивания снегом нижних торцов возможен конвективный перенос холода вниз по откосу через верхние открытые торцы элементов.

Предлагаемая конструкция наиболее эффективна в районах, где нет зимой сильных ветров, которые могут занести снегом боковые стенки элементов покрытия.

Для устойчивости конструкции отдельные ряды элементов целесообразно соединить легкими перемычками.

В конструкции данного покрытия определяющими параметрами являются размеры полости и расстояние между полыми элементами. Максимальное расстояние между полыми элементами обуславливается зоной влияния охлаждающей системы такого рода и не должно превышать 2 м. Учитывая, что высота снежного покрова в среднем составляет порядка 40 см, максимальное расстояние между полыми элементами составляет порядка 5 высот элемента. Минимальное расстояние между полыми элементами определяется из тех условий, чтобы полностью не было занесено снегом все пространство между смежными полыми элементами на всю их высоту и тогда оно должно быть не менее высоты элемента.

Высота полости определяется из условий снегозаносимости. Поскольку охлаждение идет через возвышающуюся над снегом часть стенок полости, то необходимо, чтобы при максимальных заносах полость возвышалось над верхней поверхностью снега. Установлено, что высота полости должна быть равна (1,5-3,0)h.

Соотношение высоты и ширины полости (см. фиг. 2) определяется из условий оптимального соотношения зоны, охлаждаемой наружным воздухом (возвышающаяся над снегом часть 2(h₂-h₁)), и зоны, через которую передается холод в грунт (ширина основания "b" полости). Из опыта работы установок типа Гапеева такое соотношение может быть принято 1:2, откуда b=4(h₂-h₁), или (с учетом конструктивных соображений) b=(3-5) ˙ (h₂-h₁).

Область эффективного использования покрытий предложенного типа определяется теми случаями, когда возникновение деформаций приводит к весьма серьезным последствиям (авариям), либо, когда предотвращение просадок требует дорогостоящих мероприятий. Такими объектами могут быть откосы насыпи в районе устоев моста или водопропускных труб, плотины и др.

ПОКРЫТИЕ ОТКОСА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА, преимущественно расположенного в условиях вечной мерзлоты, состоящее из полых элементов и расположенных на откосах вдоль линии наименьшего ската, отличающееся тем, что, с целью уменьшения деформаций грунта и интенсификации аккумуляции холода в теле и основании сооружения, полые элементы размещены по откосу с интервалом, равным 1 5 высотам элемента, высота полости внутри каждого элемента равна 1,5 3 среднемноголетним высотам снежного покрова для района строительства, а ширина полости определяется по формуле
b (3 5) (h₂ h₁),
где h₁ среднемноголетняя высота снежного покрова для района строительства;
h₂ высота полости,
при этом торцовые стороны блоков незамкнуты.