Земляное сооружение Советский патент 1983 года по МПК E02D31/10 

(54) ЗЕМЛЯНОЕ СООРУЖЕНИЕ

1

Изобретение относится к строительству подземных трубопроводов в насыпях и может быть использовано при устройстве-цементационных потерн, транспортных туннелей, водоотводов и водосбросов больших сечений, сооружаемых в теле высоких пло- 5 тин из грунтовых материалов.

Известно земляное сооружение, включающее насыпь .и расположенную под насыпью трубу 1.

10

Особенностью возведения этого сооружения является необходимость обеспечения несущей способности труб (обделок трубопроводов) в условиях значительных давлений грунта. Например, при высоте насыпи 200-300 м у ее основания, где размещает- is ся труба, удельное вертикальное давление грунта достигает кгс/см, горизонтальное - 20-30 кгс/см. Для обеспечения устойчивости и прочности трубы в этом случае последней придается значительная jo жесткость. Из-за разной сжимаемости трубы и находящегося рядом с йей грунта насыпи происходит скачок в осадках масс грунта над сооружением и возле сооружения. При этом в насыпи выще верха сооружения образуются две вертикальные плоскости скольжения, касательные к внещним поверхностям стенок сооружения, по которым на сооружение передается дополнительная нагрузка, определяемая касательными напряжениями на вертикальных плоскостях скольжения. Натурными наблюдениями, экспериментальными исследованиями и теоретическими расчетами установлено, что вследствие неодинаковой осадки грунта насыпи над сооружением и возле него вертикальное давление на трубу увеличивается в-1,5-1,8 раза по сравнению с давлением грунта, обусловленным весом столба насыпи над трубой. Как по эксплуатационным, так и по строительным условиям, трубы, предназначенные для сброса и отвода больщих расходов воды, как правило, выполняются корытообразного сечения. В этом случае необходимая по условиям прочности и устойчивости их толщина (толщина обделки) при высоте насыпи над трубой 200-300 м может достигнуть 10-12 м.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является земляное сооружение, включающее насыпь и расположенную под насыпью трубу с разгружающим устройством. Разгружающее устройство выполнено в виде упругой прокладки, введенной на контакте трубы с грунтом. В качестве материала для такой прокладки рекомендуется применять пористую резину, упругие синтетические материалы. В случае необходимости упругость прокладки может регулироваться механически, гидравлически или пневматически 2. Недостатком указанного технического решения применительно к подземным сооружениям глубокого заложения является невозможность создания вокруг трубы зоны с пониженными напряжениями. Грунтовый материал насыпи, обладая свойствами сыпучего тела, в окрестности подземного сооружения перемещается совместно с деформируемой упругой прокладкой. Образованная при этом зона разуплотненного грунта. вследствие высокого уровня внутренних напряжений в теле насыпи, вызывает повышейную ее деформацию, что, в свою очередь, приводит к дополнительному перемещению грунтовых масс в разуплотненную область насыпи, которые с течением времени законсолидируют зону разуплотнения грунта в насыпи вокруг сооружения. Цель изобретения - уменьшение давления грунта на трубу. Указанная цель достигается тем, что земляное сооружение включает насыпь и расположенную под насыпью трубу с разгружаюш.им устройством, причем разгружающее устройство выполнено в виде примыкающих непосредственно к боковым сторонам трубы на всю ее высоту и пропитанных вяжущим составом призм из материалов с повышенной по сравнению с материалом насыпи жесткостью, при этом каждая призма имеет откйс, ориентированный в противоположную от трубы сторону. На чертеже изображено земляное сооружение, поперечное сечение. Земляное сооружение включает насыпь 1, сооруженную на скальном основании 2. Под насыпью на поверхности скального основания размещена труба 3 с разгружающим устройством 4. Разгружающее устройство выполнено в виде примыкающих непосредственно к боковым сторонам трубы на всю ее высоту и пропитанных вяжущим составом призм о и 6 из материалов с повышенной по сравнению с материалом насыпи жесткостью. причем каждая призма имеет откос, соответственно 7 и 8, ориентированный в противоположную от трубы сторону. Каждая призма может быть выполнена из сухой каменной кладки, крупнообломочных грунтовых материалов, с последующим закреплением цементным раствором, смолами и другими вяжущими составами. Объем призм определяется из условия приближения величин их деформаций к деформациям трубы. Введение призм, распластанных по форме с откосами, ориентированными в противоположную от трубы сторону и имеющих жесткости, приближающиеся к жесткости трубы 3, исключает концентрацию внутренних напряжений в насыпи в зоне трубы и выравнивает вертикальные перемещения в зонах насыпи I и II, что предотвращает образование в насыпи выше трубы вертикальных плоскостей 9 и 10 скольжения, посредством которых на трубу передается дополнительная нагрузка. Призмы, обладая устойчивостью при сдвиге, воспринимают на себя силы бокового распора в теле насыпи, исключая тем самым боковые давления грунта насыпи на трубу. В результате толщина трубы может быть уменьшена в 2-2,5 раза по сравнению с толщиной трубы, возводимой без предлагаемого разгружающего устройства. Формула изобретения Земляное сооружение, включающее насыпь и расположенную под насыпью трубу с разгружающим устройством, отличающееся тем, что, с целью уменьшения давления грунта на трубу, разгружающее устройство выполнено в виде примыкающих непосредственно к боковым сторонам трубы на всю ее высоту и пропитанных вяжущим составом призм из материалов с повышенной по сравнению с материалом насыпи жесткостью, причем каждая призма имеет откос, ориентированный в противоположную от трубы сторону. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Клейн Г. К. Расчет труб, уложенных в земле. Государственное издательство строительной литературы. М., 1951, с. 21-31. 2.П-атент ГДР № 53637, кл. 84а. 31/10, опублик. 20.01.67 (прототип).

V.