ПОКРЫТИЕ ОТКОСА ЗЕМЛЯНОГО СООРУЖЕНИЯ Советский патент 1995 года по МПК E02D17/20 E02B3/18 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для защиты насыпей от атмосферных осадков, для охлаждения откосов земляных сооружений, возводимых преимущественно на вечномерзлых грунтах.

Цель изобретения снижение трудоемкости и материалоемкости, увеличение степени технологичности строительства и эксплуатации земляного полотна, а также повышение устойчивости откосов за счет стабилизации температурного режима в результате исключения инфильтрации атмосферных осадков и использования для охлаждения всей площади покрытия.

В покрытие также входят защитные навесы от снега и дождей из того же стеклопластика, сооружаемые на концах экрана.

На чертеже изображен профиль насыпи с охлаждающим и теплозащитным экраном.

Экран включает листы 1 и защитный навес 2 из стеклопластика, брусья каркаса 3, крепежные элементы 4, а также стойки 5 и воздушную полость 6 и перегородку на нижнем входе 7.

Стеклопластик выбран в качестве основной части экрана ввиду того, что он достаточно прочен, не горюч, экологически чист, устойчив к длительному воздействию атмосферы и осадков, легок и удобен в монтаже, а также относительно дешев при массовом производстве в химической промышленности. Стеклопластик должен быть непрозрачным для солнечных лучей для того, чтобы исключить парниковый эффект в воздушной полости 6 экрана.

Воздушная полость 6 представляет собой открытые каналы типа щелей: горизонтальный и наклонный.

Высота стоек 5 наклонного канала 0,5-0,6 м, что соответствует максимальному теплообмену для воздуха.

Защитный навес 2 крепится к бордюру 8 и предохраняет воздушную полость 6 от попадания под экраны на грунты атмосферных осадков летом и зимой.

Данная конструкция покрытия весьма технологична, может изготовляться серийно в заводских условиях, доставляться любым транспортом к местам строительства и легко и быстро укладываться механизмами или вручную.

Теплозащитный экран на откосе земляного сооружения работает следующим образом. В холодный период года, когда атмосферный воздух, попадающий в воздушную полость 6 экрана, имеет температуру ниже температуры грунтов поверхности сооружения под снежным покровом, возникает разность температур между поверхностью сооружения и воздухом. Это приводит к появлению градиента плотности воздуха. Этот градиент, в свою очередь, вызывает появление сил плавучести в поле тяготения, которые приводят в движение воздух путем свободной конвекции, увеличивающей интенсивность теплообмена между поверхностью сооружения и воздухом, по сравнению с кондуктивной теплопроводностью по всему каналу.

Высота стоек 5 горизонтального канала на входе выбирается так, чтобы она превышала многолетнюю мощность снежного покрова. Для защиты от попадания снега в воздушную полость ставятся на входе перегородки.

Таким образом, в зимний период года будет происходить интенсивное охлаждение насыпи 9 земляного сооружения.

В теплый период года, в результате исключения из теплового баланса тепла фильтрации нагретого радиацией водного потока вдоль откоса насыпи, непосредственного действия прямой и рассеянной солнечной радиации, возникновения практически застойного режима воздуха под экраном, происходит протаивание и прогревание грунтов на существенно более низком термодинамическом уровне.

В летний период экран предохраняет откос земляного сооружения также и от проникновения осадков и размыва грунтов основания, которые отводятся в каналы. Это практически предохраняет земляное сооружение от дополнительного поступления тепла в его основание за счет инфильтрации.

Предлагаемое техническое решение было промоделировано на ЭВМ для откосов земляного полотна Забайкальской железной дороги и проверено экспериментально на полигоне Тындинской мерзлотной станции.

По данным моделирования и эксперимента граница вечной мерзлоты в летний период не опускается ниже 0,7-0,8 м, а средняя годовая температура под откосами насыпи, покрытыми такими экранами, близка к средней годовой температуре воздуха.

Таким образом, применение предлагаемого технического решения позволит снизить трудоемкость и материалоемкость устройства покрытия земляных сооружений и значительно повысить их устойчивость и надежность, особенно в южных регионах распространения вечной мерзлоты (например, Забайкальская железная дорога, а также БАМ) за счет исключения инфильтрации атмосферных осадков и размыва грунтов сооружения, быстрой стабилизации термического режима основания.

Использование: изобретение позволяет снизить трудозатраты и исключить инфильтрацию атмосферных осадков в районах распространения вечномерзлых грунтов. Сущность изобретения: на откос любого сооружения и прилегающую к нему снизу горизонтальную площадку укладывают на любой заданной площади теплозащитные экраны в виде щели высотой не более 0,5 - 0,6 м, состоящие из листов стеклопластика или пластмассы, не прозрачных для солнечной радиации, и опирающиеся на каркас из планок и тонких стоек. Экраны защищены на входах от попадания атмосферных осадков навесами из стеклопластика или пластмассы. Это позволяет исключить тепловой эффект инфильтрации атмосферных осадков и использовать охлаждающий эффект зимней циркуляции воздуха почти под всей площадью экрана. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. ПОКРЫТИЕ ОТКОСА ЗЕМЛЯНОГО СООРУЖЕНИЯ, возводимого в условиях вечной мерзлоты, включающее теплоизоляционное покрытие, уложенное на опоры, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости и исключения инфильтрации атмосферных осадков, опоры выполнены в форме каркаса из брусьев, который закреплен на стойках на высоте 0,5 0,6 м от поверхности откоса, а теплозащитный экран выполнен из непрозрачных листов стеклопластика или пластмассы, при этом его верхний вход защищен навесом, а нижний - перегородкой. 2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что навес верхнего входа прикреплен к бордюру, который установлен на верхней площадке земляного сооружения.