Устройство для защиты грунта от пучения Советский патент 1993 года по МПК E02D27/35 E01C3/06 

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, обеспечивающим защиту грунтов от пучения.

Цель изобретения - устранение деформаций фундаментов, вызванных действием нормальных и касательных сил пучения в условиях глубокого сезонного промерзания грунтов.

Защита грунта от пучения заключается в искусственном изменении условий теплообмена на границе атмосфера-грунт в целях уменьшения интенсивности проявления данного процесса.

Устранение деформаций фундаментов, вызванных действием нормальных и касательных сил пучения обеспечивается за счет изменения условий их формирования при помощи покрытия из светопрозрачной пленки, расположенной с постоянным воздушным зазором между поверхностью грунта и пленкой, что резко изменяет условия теплообмена на границе атмосфера-грунт и формирует в грунте под пленкой обезвоженную зону с последующим быстрым промерзанием грунта и образованием массивной криогенной текструры в резулвтате чего происходит снижение сил пучения в 3-5 раз.

На фиг. 1 изображено устройство с фундаментом, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для защиты грунта от пучения включает обрешетку 1, светопрозрач- ную пленку 2, воздушный зазор 3.

. Монтаж и работа устройства осуществляется следующим образом.

После устройства фундамента в летнее время производится планировка со срезкой растительного слоя. Затем вокруг Фундамента устанавливается обрешетка 1, на которую укрепляется светопрозрачная пленка 2 с постоянным зазором 3.

Светопрозрачная пленка 2 относительно свободно пропускает коротковолновую солнечную радиацию и практически полностью задерживает длинноволновое изучение поверхности земли. Таким образом, между пленкой и поверхностью грунта в воздушном зазоре 3 возникает мощный

00

ю

СП 00

N СЛ

оранжерейный эффект, сопровождающийся конденсацией паров влаги на пленке м поверхности грунта.

Конденсация влаги не препятствует проникновению коротковолновой радиации, а в свою очередь способствует увеличению оранжерейного эффекта. В результате, обустроенное в летний период пленочное покрытие (не позднее смены знака тепло- оборотов на поверхности) приводит к формированию в воздушном зазоре 3 между пленкой и грунтом высокого влагосодержа- ния, вплоть до 1-2 см водной пленки.

При переходе температуры воздуха через нуль в сторону отрицательных значений начинается переход конденсированной влаги в твердое состояние - лед, Этот переход сопровождается интенсивным выделением скрытой теплоты фазовых превращений. Выделяемая теплота при кристаллизации льда препятствует промерзанию грунтов. Кроме того, в силу резкого увеличения градиентов по термодинамическому потенциалу (в абсолютных значениях увеличение происходит более чем на порядок) осуществляется ип геисиоиая миграция влаги из верхних горизоитсп грунта к поверхности, где сформировался спой льда. Таким образом, в начальный период перехода температуры воздуха через нуль градусов в сторону отрицательных значений происходит, с одной стороны, кристалпизация льда под пленкой, выделяемая теплота которого уравновешивается с теплотоком через пленку в грунт и препятствует промерзанию грунта, а с другой, за счет миграции воды из верхних горизонтов грунта к поверхности происходит обезвоживание грунта. Как показали результаты натурных наблюдений за промерзанием пылеоатой супеси задержка в начале промерзания грунтов под пленочными покрытиями по сравнению с естественными условиями составила 25-30 сут, Зй этот период зона обезвоживания грунта достигла 0,6 м, спой льда под пленкой составил 0,05-0,07 м по мощности, а температура воздуха понизилась до устойчивой -20- 25°С. Последующий прогресс выражался в быстром промерзании грунта с образованием массивной криогенной текстуры.

Для полиэтиленовой пленки толщиной 0,1 мм, имеющую оптические характеристики: коэффициент пропускания КБ радиации - 0,727; коэффициент отражения KB радиации - 0,164; коэффициент пропускания длинноволновой радиации - 0,399 и для пы- леватой супеси с объемной влажностью 42%, величина воздушного зазора должна в

500-700 раз превосходить толщину пленки, а сторона квадратной площади пленочного покрытия должна превосходить толщину в 100000 раз. Сравнение результатов наблюдений показало, что если в естественных

условиях интегральная величина пучения составила 0,129. м, то под пленкой 0,04 м.

Толщина полиэтиленовой пленки в пределах 0,08-0,1 мм является оптимальной для рассматриваемой задачи. Увеличение

толщины пленки более 0,1 мм приводит к ухудшению ее оптических характеристик с точки зрения воздействия на процесс пучения: например, для толщины 0,18 мм коэффициент пропускания KB радиации - 0,486,

коэффициент отражения KB радиации - 0,212. Уменьшение толщины пленки менее 0,1 мм также нежелательно вследствие резкого уменьшения механических характеристик пленки на разрыв при воздействии

ветровых нагрузок,

8 предлагаемом изобретении положительный эффект заключается в следующем:

-возможность защити грунта от пучения (уменьшая его интенсивность путем изменения обстановки и условий теплообмена на границе атмосфера-грунт, а также создания обезвоженной зоны);

-снижение до минимума нормальных и касательных сил пучения, действующих на

фундамент;

-обеспечить устойчивость фундамен- тов зданий, сооружений, возводимого на

морозоопасных основаниях;

-простота технологии устройства и экс- плуатации пленочных покрытий;

-низкая стоимость предлагаемого устройства,

Формула изобретения Устройство для защиты грунта от пуче- ния, включающее покрытие, размещенное над защищаемым участком, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты, покрытие выполнено из све- топрозрачной пленки толщиной 0,08-0,1 мм и размещено относительно поверхности грунта с зазором, причем высота зазора составляет (5-7), а стороны покрытия составляют (5-7)10 h, где h - толщина пленки.

Использование: в области строительства. Сущность изобретения: устройство включает покрытие, размещенное над защищаемым участком грунта. Покрытие выполнено, из светопрозрачной пленки толщиной h (0,08-0,1) мм. Размещено покрытие относительно поверхности грунта с зазором. Высота зазора составляет (5-7) 102h, а сторона покрытия составляет (5-7) 105h. 2 ил.

и Ч I II