Устройство для замораживания верхнего слоя грунта Советский патент 1992 года по МПК E02D3/115 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении дорог на слабых грунтах в районах с отрицательной температурой воздуха.

Известна дорога, возводимая на вечно- мерзлых грунтах, включающая размещенную на поверхности грунта насыпь, охлаждающие каналы треугольного сечения с теплоизоляционными подушками, расположенные параллельно оси дороги по обеим сторонам насыпи и соединенные стяжками, и покрытие.

Недостатком такой конструкции является -ее поздний ввод в эксплуатацию на слабых грунтах из-за медленного естественного промораживания грунта и незначительной циркуляции воздуха.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является плотина, включающая размещенную

на поверхности грунта насыпь, каменную наброску и деревянный навес с вентилируемым пространством.

Недостатком такого решения является медленное промораживание основания вследствие невозможности доступа холодного воздуха по всей поверхности основания и незначительная его циркуляция в вентилируемом пространстве.

Цель изобретения - ускорение замораживания грунта.

Указанная цель достигается тем, что устройство для замораживания верхнего слоя грунта, включающее размещаемое над поверхностью грунта перекрытие с входными и выпускными вентиляционными отверстиями, выполнено в виде треугольно в поперечном сечении натянутого на три ряда опор гибкого полотнища, образующего между крайними рядами опор и контактирующими

О 00

ел 1

с поверхностью грунта его краями охлаждающие каналы, входные вентиляционные отверстия размещены в охлаждающих каналах на высоте, не превышающей высоту крайних опор, а выпускные отверстия - в верхней части перекрытия вдоль среднего ряда опор.

При этом высота опор среднего ряда определяется из зависимости

h Н h + nT(h + L),

где H - высота центральной опоры,.м;

h - высота крайней опоры (слоя насыпи), м;

L - расстояние между крайними опорами, м.

Заявляемого техническое решение отличается от прототипа тем, что данное устройство выполнено в виде треугольно в поперечном сечении натянутого натри ряда опор гибкого полотнища, имеющего между крайними рядами опор и краями полотнища охлаждающие каналы и выпускные отверстия вдоль среднего ряда опор, причем вы сота опор среднего ряда определяется:

h H h+ Vh (h + L),.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию новизна. Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию существенные отличия.

На фиг. 1 изображено устройство в аксонометрии, общий вид; на фиг. 2 - поперечное сечение мерзлого основания после засыпки грунтов.

Устройство включает гибкое полотнище 1, натянутое на два ряда крайних опор 2 и один ряд центральных опор 3, закрепленных в грунте 4 и соединенных между собой в рядах перемычками 5, выпускные отверстия 6, всасывающие вентиляционные шахты 7 с входными отверстиями 8 и направляющие вертикальные стойки 9. Края полотнища 1 закреплены анкерными штырями 10.

Устройство осуществляют следующим образом.

Перед наступлением зимнего периода на закрепленные, например, вбитые в грунт 4 два ряда крайних 2 и ряд центральных, например, деревянных опор 3, соединен

ных в каждом ряду между собой перемычками 5 по верхней образующей, натягивают гибкое полотнище 1, вдоль центрального ряда опор вырезают выпускные отверстия 6, а

5 между крайними опорами 2 и контактирующими с поверхностью грунта краями полотнища 1, закрепленными с каждой стороны анкерными штырями 10, устанавливают всасывающие вентиляционные шахты 7.

10 Для этого в Полотнище 1 между крайними опорами 2 и краями полотнища вырезают отверстия, закрепляют в грунте направляющие вертикальные Стойки 9, например металлические стержни, надевают на них

15 мешки из геотекстильного материала и вырезают в них входные отверстия 8. С помощью полученного вентиляционного контура, .промораживают грунт 4 на необходимую глубину, убирают центральные опо20 ры 3, например, отрубают, и между крайними опорами 2 на гибкое полотнище 1 насыпак т слой грунта 11 до уровня крайних опор 2.

Неравенство получено из следующих 25 соображений.

Цель изобретения достигается путем создания вентиляционного контура, который будет являться в том случае, если выпускные отверстия б будут расположены выше

30 отверстий 8 всасывающих вентиляционных шахт 7. Поэтому, считая, что отверстия 8 находятся на высоте крайних опор 2, получаем условие .

Для обеспечения возможности циркуля35 ции воздуха в боковых охлаждающих каналах треугольного сечения, после насыпки грунта на полотнище необходимо исключить провисание на них полотнища или образование складок. Для этого нужно

40 обеспечить натяжение полотнища.

Поэтому длина полотнища между верхними образующими крайних опор (точки А и В) после насыпки на него грунта должна быть меньше 2/h+L.

45 Таким образом IACI + СВ| 2h+ L,

т.е. гипотенуза i AC | 2 h + L h + . Тогда высота центральной опоры

50 H I ED I -H DC ) h +

+ Vl AC 2 - i AD I2 h +V(h +)2 -ф2

- ь -i- Vh2 , 2 . . , L2 lf 55 h+ h + 2 1--fT-T h + + h L h + Vh(h+L)

Таким образом

h H h+ vh (h + L)

Движение воздуха в устройстве при промораживании показано стрелками на фиг. 1.

Пример, При ширине проезжей части дороги м и высоте боковых опор ,5 м максимальная высота центральной опоры не должна быть больше

Н 0,5+ V0,5(0,5 + 8) 2,6M.

Тогда разность высот между отверстиями 8 всасывающих вентиляционных шахт 7 и выпускными отверстиями 6 будет приблизительно равна

H-h «2,1 м

Перепад высот обеспечивает создание вентиляционного контура, то есть устройство будет работоспособным.

Таким образом, ускорение замораживания грунта происходит за счет создания вентиляционного контура над всей поверхностью основания путем размещения гибкого полотнища с всасывающими вентиляционными шахтами и выходными отверстиями вдоль вертикальных опор, что препятствует воздействию солнечной радиации и попаданию на поверхность грунта снега, который в качестве теплоизолятора замедляет процесс замораживания. Тем самым значительно увеличивается теплооб8

5

0

5

0

мен поверхности грунта с холодным воздухом.

Использование данного устройства позволит за счет более быстрого замораживания грунта увеличить срок эксплуатации дороги на таком основании, тем самым увеличить период работы транспортных средств в зимний период на особых грунтах. Формула изобретения Устройство для замораживания верхнего слоя грунта преимущественно при подготовке основания дорог, включающее размещаемое над поверхностью грунта перекрытие с входными и выпускными вентиляционными отверстиями,отлича ющее- с я тем, что, с целью ускорения замораживания грунта, перекрытие выполнено в виде треугольного в поперечном сечении натянутого на три ряда опор полотнища, образующего между крайними рядами опор и контактирующими с поверхностью грунта его краями охлаждающие каналы, входные вентиляционные отверстия размещены в охлаждающих каналах, а выпускные - в верхней части перекрытия вдоль среднего ряда опор, при этом высоту последних принимают равной величине, определяемой из зависимости

h Vh (h + L), где Н - высота опоры среднего ряда, м;.

h -высота крайней опоры, м;

L- расстояние между крайними рядами опор, м.

Фиг.1

Использование: ускорение образования несущего слоя на слабых грунтах, преимущественно дорог, в период отрицательных температур воздуха. Сущность изобретения: над поверхностью грунта размещается перекрытие с вентиляционными отверстиями. Покрытие выполнено в виде треугольно в поперечном сечении натянутого на три ряда опор полотнища, образующего между крайними рядами опор охлаждающие каналы. Входные вентиляционные отверстия размещены в охлаждающих каналах, а выпускные - в верхней части перекрытия вдоль среднего ряда опор, высоту последних определяют по предлагаемой математической зависимости. Приводится математическая зависимость. 2 ил. W W Ё