Защитное противооползневое подпорное сооружение и способ его возведения
Владельцы патента RU 2753353:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU)
Изобретение относится к области защиты окружающей среды и обеспечению экологической безопасности городской застройки и населения от эрозионно-оползневых явлений. Оно может быть использовано при создании территориальных планов развития рекреационных зон в районах, подверженных этим природно-техногенным воздействиям. Техническим результатом изобретения является обеспечение снижения природных и техногенных воздействий на городские и тому подобные поселения за счет использования новых технологических решений по созданию сооружений с применением гетерогенных композитных наноматериалов. Достигается технический результат обустраиванием территории со зданиями и сооружениями 1, созданием основания и грунтоармированного массива 2, с расположением в нем блоков, выполненных как грунтонаполняемые оболочки, на основании 25 монтируют грунтонаполняемую оболочку-устой-основание 4 с грунтонаполняемой оболочкой основанием 5, производят монтаж жесткой рамы 10 и лицевой стенки 9, которые закрепляют со вторым узлом крепления 11, крепят грунтонаполняемую оболочку 12, верхнюю ее часть выполняют водонепроницаемой и снабжают устройством выпуска воды 15 через второй узел крепления 11, к которому укрепляют жесткую раму 10 и лицевую стенку 9, закрепляют их с третьим узлом крепления 16, к которому крепят грунтонаполняемую оболочку-плиту 17 с ливнеотводящим лотком 18. Верхние части грунтонаполняемой оболочки-плиты 17 и грунтонаполняемой оболочки основания 5 покрывают полимерным материалом с семенами 7. В грунтоармированном массиве 2 в узлах крепления 8, 11, 16 размещают по одной или более армоленты 19 с дренажной системой 20, заполненной сорбентом 21 и помещенной в водонепроницаемой обечайке 22. Лицевую стенку 9 дополнительно покрывают полимерным материалом с семенами 7. Все элементы конструкции выполнены из гетерогенных композитных наноматериалов. В качестве полимерного материала с семенами 7 используют материал «ПИНЕМА». 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области защиты окружающей среды и обеспечению экологической безопасности городской застройки и населения от эрозионно-оползневых явлений. Оно может быть использовано при создании территориальных планов развития рекреационных зон в районах, подверженных этим природно-техногенным воздействиям.
Известна берегоукрепительная подпорная стена, состоящая из элементов емкости, соединительных элементов из корытообразных форм в поперечном сечении плит, причем тыловая часть емкости и соединительного элемента выпуклой частью обращена в сторону защитного берега, а корытообразные плиты жестко соединены между собой при помощи болтов, пропущенных через оставленные отверстия.
Авторское свидетельство №1313943, «Берегозащитная подпорная стена» опубликовано 30.05.1987, МПК Е02В 3/06.
Недостатком является сложность выполнения работ по строительству берегоукрепительной подпорной стены, в т.ч. и заполнение емкостей.
Известно берегозащитное сооружение, состоящее из волноотбойной стенки с козырьком, криволинейная поверхность которой очерчена по гипоциклоиде в нижней части выполнен выступ высотой на 1/8-1/4 часть максимальной высоты волны
Авторское свидетельство №669001, «Берегозащитное сооружение», опубликовано 25.06.1979, МПК Е02В 3/06.
Недостатком является сложность выполнения строительных работ.
Известно грунтоармированная конструкция из гибких лент, содержащая ограждающую поверхность из гибкого материала и прикрепленные к ней армирующие элементы в виде гибких лент, армирующие элементы вплетены в ограждающую поверхность, которая выполнена из переплетенных гибких лент, при этом свободные концы лент соединены между собой попарно, разрезаны в продольном направлении на четное количество полос с вплетением концов армирующих лент и закреплением в анкерные устройства либо в виде петель, образованных закреплением свободного конца ленты на самой ленте, либо в виде отверстий перфорации на свободных концах армирующих лент с образованием полос разрезом по оси отверстий, а указанные полосы уложены веером, описанное в Патенте РФ №2181407., «Способ создания грунтоармированных конструкций из гибких лент и устройство для его осуществления», опубликовано: 20.04.2002, МПК Е02В 3/06.
Недостатком является недостаточно плотное прилегание гибких лент.
Известно подпорное сооружение, взятое за прототип, состоящее из блоков, разделенных на две части левую и анкерную, анкерного зуба в основании сооружения. Нижние анкерные части блоков выполнены в виде дренажного устройства, состоящего из обратного фильтра и перфорации оболочки в местах контакта с грунтом засыпки, а отток фильтрационных вод осуществляется через крупнопористую отсыпку, описанное Авторское свидетельство №647391 "Подпорное сооружение», опубликованное 15.02.1979 года, МПК Е02В 3/06.
Недостатком является разработка территорий, подверженных эрозионным и оползневым процессам, требующая значительных затрат на их устройство и отведение поверхностных вод.
Известна технология возведения подпорного сооружения, взятая за прототип, включающая в отрывании траншеи с укладкой эластичных полотнищ и засыпкой грунтом. После этого изготавливают дренажное устройство с укладкой блоков. Технология возведения подпорного сооружения описана в авторском свидетельстве №647391 "Подпорное сооружение», опубликованное 15.02.1979 года, МПК Е02В 3/06.
Недостатком является разработка территорий, подверженных эрозионным и оползневым процессам, требующая значительных затрат на их устройство и отведение поверхностных вод.
Задачей данного изобретения является создание защитного противооползневого подпорного сооружения и способа его возведения от эрозионных и оползневых процессов на территориях, способствующего развитию регионов и обеспечивающее защиту населения и сооружений от воздействия природно-техногенных процессов.
Техническим результатом изобретения является обеспечение снижения природных и техногенных воздействий на городские и тому подобные поселения, за счет использования новых технологических решений по созданию сооружений с применением гетерогенных композитных наноматериалов.
Технический результат в части конструкции достигается за счет того, что защитное противооползневое подпорное сооружение, включающее обустраиваемую территорию со зданиями и сооружениями, основание, с расположенными на нем блоками, содержит грунтоармированный массив, с расположенными в нем блоками, выполненными как грунтонаполняемые оболочки, а основание как грунтонаполняемая оболочка-устой-основание, с грунтонаполняемой оболочкой основанием, выполненные из гетерогенных композитных наноматериалов, причем в нижней части грунтонаполняемой оболочки основания выполнена шероховатость, а верхняя ее часть покрыта полимерным материалом с семенами, грунтонаполняемая оболочка основание соединена первым узлом крепления с лицевой стенкой, выполненной из гетерогенных композитных наноматериалов и закрепленной на жесткой раме, через второй узел крепления соединена с грунтонаполняемой оболочкой, выполненной из гетерогенных композитных наноматериалов, заполненной песчано-щебеночной массой с добавлением сорбентов и снабженной в нижней части фильтрующим каркасом с шероховатостью, а верхняя ее часть выполнена водонепроницаемой и снабжена устройством для выпуска воды через второй узел крепления, а через третий узел крепления лицевая стенка соединена с грунтонаполняемой оболочкой-плитой с ливнеотводящим лотком, выполненных из гетерогенных композитных наноматериалов, верхняя часть грунтонаполняемой оболочки-плиты, покрыта полимерным материалом с семенами, в первом, втором и третьем узлах крепления размещены одна или более армоленты из гетерогенных композитных наноматериалов. расположенные под углом 20-60° к поверхности грунтоармированного массива, а на концах каждой армоленты 9 в грунтоармированном массиве расположена дренажная система, заполненная сорбентом, и размещенная в водонепроницаемой обечайке, длина грунтонаполняемой оболочки, выполнена равной или большей длины грунтонаполняемой оболочки-плиты, лицевая стенка дополнительно покрыта полимерным материалом с семенами.
В качестве полимерного материала с семенами используют материал «ПИНЕМА».
Обустраиваемая территория включает зоны озеленения окружающей среды.
Технический результат в части способа достигается за счет того, что в способе возведения защитного противооползневого подпорного сооружения, заключающегося в обустраивании территории со зданиями и сооружениями, создают основания, с расположением на нем блоков, а также создают грунтоармированный массив, с расположением в нем блоков выполненных, как грунтонаполняемые оболочки, на основании монтируют грунтонаполняемую оболочку-устой-основание, с грунтонаполняемой оболочкой основанием, выполненные из гетерогенных композитных наноматериалов, нижнюю часть грунтонаполняемой оболочки основания выполняют с шероховатостью, а верхнюю ее часть покрывают полимерным материалом с семенами, грунтонаполняемую оболочку основание соединяют с первым узлом крепления, к которому укрепляют жесткую раму и лицевую стенку, выполненную из гетерогенных композитных наноматериалов закрепляют со вторым узлом крепления, к которому крепят грунтонаполняемую оболочку, выполненную из гетерогенных композитных наноматериалов, заполняют ее песчано-щебеночной массой с добавлением сорбентов и снабжают в нижней части шероховатостью, а верхнюю ее часть выполняют водонепроницаемой и снабжают устройством выпуска воды через второй узел крепления, к которому укрепляют жесткую раму и лицевую стенку, закрепляют их с третьим узлом крепления, к которому крепят грунтонаполняемую оболочку-плиту с ливнеотводящим лотком, выполненных из гетерогенных композитных наноматериалов, верхнюю часть грунтонаполняемой оболочки-плиты, покрывают полимерным материалом с семенами, в первом, втором и третьем узлах крепления размещают по одной или более армоленты из гетегогенных композитных наноматериалов, располагаемые под углом 20-60° к поверхности грунтоармированного массива, а на концах каждой армоленты в грунтоармированном массиве располагают дренажную систему, которую заполняют сорбентом, и помещают в водонепроницаемую обечайку, лицевую стенку дополнительно покрывают полимерным материалом с семенами, а грунтонаполняемую оболочку, выполняют по длине равной или большей длине грунтонаполняемой оболочки-плиты.
В качестве полимерного материала с семенами используют материал «ПИНЕМА».
Операции по формированию защитного противооползневого подпорного сооружения чередуются с отсыпкой и трамбовкой насыпного грунта до требуемой высоты подпорного сооружения.
На обустраиваемой территории обустраивают зоны озеленения окружающей среды.
Гетерогены - системы содержащие более одной фазы.
Гетерогенные композитные наноматериалы это системы, состоящие из различных по составу или происхождения разнородных частей наноматериалы разделены на 3 класса.
матричная система, которая состоит из непрерывной фазы (матрицы) и дисперсной фазы (дискретные частицы);
композиции с волокнистыми наполнителями;
композиции, имеющие взаимопротекающую структуру двух и более непрерывных фаз.
Гетерогенные композитные наноматериалы для оболочечных элементов конструкций могут быть с различными заданными свойствам: упругости, долговечности, сохранения данных заданных форм (первоначальных, проектных).
Композитные наноматериалы обладают общими свойствами: экологичностью, безопасностью, надежность, упругостью, гибкостью, долговечностью, сохранением первоначальной формы, однако каждый из них может нести и дополнительные свойства, например, обеспечивать наименьшее трение между элементами (трибологические качества), большую жесткость и упругость (добавки порошка лития и др.), создавать защитные свойства для очистки загрязненной воды (сорбция) т.п. Эти свойства они приобретают на стадии изготовления (технологии) их производства и могут объединяться в единый объект с сохранением общей функции (общие свойства), которые могут взаимодействовать в различных средах (вода, воздух, твердые и жидкие загрязнения и т.п.). Примеры композитных материалов и их характеристики, обеспечивающие функционирование предлагаемого технического решения, приведены в таблице
Изменение свойств данных материалов в точках приложения равнодействующих сил и максимальных напряжений возможно за счет полимерных наноматериалов, с памятью формы, т.е. обладающих способностью после снятия нагрузки возвращаться в исходное состояние без остаточных деформаций. В качестве наномембран с сорбционными свойствами могут использоваться комбинации бентонитовых матов, изготовленных из геотекстиля с пенополистеролом, обладающим сорбционными свойствами и другие современные композитные материалы.
Предлагаемые к применению композитные наноматериалы приведены в:
- ПНСТ 2013-2017 «Наноматериалы. Смеси наномодифицированные защитные. Технические требования и методы испытаний»
- Гост Р 50583-93 «Материалы композиционные полимерные»
- Гост 33742-2016 «Межгосударственный стандарт. Композиты полимерные»
На Фиг. 1 представлен продольный разрез по оси защитного противооползневого подпорного сооружения.
1 - обустраиваемая территория со зданиями и сооружениями;
2 - грунтоармированный массив;
3 - линия скольжения;
4 - грунтонаполняемая оболочка-устой-основание
5 - грунтонаполняемое оболочка основание;
6 - шероховатость;
7 - полимерный материал с семенами;
8 - первый узел крепления;
9 - лицевая стенка;
10 - жесткая рама;
11 - второй узел крепления;
12 - грунтонаполняемая оболочка;
13 - песчано-щебеночная масса с добавлением сорбентов;
14 - шероховатость;
15 - устройство выпуска воды;
16 - третий узел крепления;
17 - грунтонаполняемая оболочка-плита;
18 - ливнеотводящий лоток;
19 - армолента;
20 - дренажная система;
21 - сорбент;
22 - водонепроницаемая обечайка;
23 - насаждения;
24 - грунт;
25 - основание.
Защитное противооползневое подпорное сооружение, включает обустраиваемую территорию со зданиями и сооружениями 1, грунтоармированный массив 2, подвергаемый оползневым процессам, разделенный линией скольжения 3, основание 25, с расположенными на нем блоками, выполненными, как грунтонаполняемые оболочки. Основание 25 выполнено, как грунтонаполняемая оболочка-устой-основание 4, предусмотренное для предотвращения сдвига грунтонаполняемого основания 5. Грунтонаполняемая оболочка-устой-основание 4 и грунтонаполняемая оболочка основание 5 выполненны из гетерогенных композитных наноматериалов. В нижней части грунтонаполняемой оболочки основания 5 выполнена шероховатость 6, задерживающая движение грунтонаполняемой оболочки основания 5 при нагрузках, а верхняя ее часть покрыта полимерным материалом с семенами 7, которые прорастая выполняют роль удерживания грунтоармированного массива 2. Грунтонаполняемая оболочка основание 5 соединена первым узлом крепления 8 с лицевой стенкой 9, выполненной из гетерогенных композитных наноматериалов и закрепленной на жесткой раме 10, через второй узел крепления 11 соединена с грунтонаполняемой оболочкой 12, выполненной из гетерогенных композитных наноматериалов, заполненной песчано-щебеночной массой с добавлением сорбентов 13, обеспечивающие устойчивость грунтоармированного массива 2, проектную форму и экологическую безопасность, и снабженной в нижней части шероховатостью 14, а верхняя ее часть выполнена водонепроницаемой и снабжена устройством выпуска воды 15 через второй узел крепления 11, а через третий узел крепления 16 лицевая стенка 9 соединена с грунтонаполняемой оболочкой-плитой 17 с уложенным перед ней ливнеотводящим лотком 18, выполненных из гетерогенных композитных наноматериалов, верхняя часть грунтонаполняемой оболочки-плиты 17, покрыта полимерным материалом с семенами, в первом 8, втором 11 и третьем 16 узлах крепления размещены одна или более армоленты 19, выполненные из гетерогенных композитных наноматериалов и расположенные под углом 20-60° к поверхности грунтоармированного массива 2, а на концах каждой армоленты 19 в грунтоармированном массиве 2 расположена дренажная система 20, заполненная сорбентом 21 и размещенная в водонепроницаемой обечайке 22, защищающая от техногенных воздействий. Дренажная система 20 обеспечивает минимальную влагоемкость грунтоармированного массива 2. Длина грунтонаполняемой оболочки 12 выполнена равной или большей длины грунтонаполняемой оболочки-плиты 17, лицевая стенка 9 дополнительно покрыта полимерным материалом с семенами 7. В качестве полимерного материала с семенами 7 используют материал «ПИНЕМА». Обустраиваемая территория 1 включает зоны озеленения окружающей среды-насаждения 23 и расположена на естественном основании-грунте 24.
Работает защитное противооползневое подпорное сооружение следующим образом. При воздействии нагрузки на обустраиваемой территории со зданиями и сооружениями и при угрозе ее оползневым процессом, в работу вступают армоленты 19, которые удерживают лицевую стенку 9. Армоленты 19, грунтонаполняемая оболочка 12, грунтонаполняемая оболочка-плита 17, грунтонаполняемая оболочка основание 5, грунтонаполняемая оболочка-устой-основание 4 соединенные с узлами крепления 8, 11 и 16 не позволяют перемещаться грунтоармированному массиву 2.
При переливе из ливнеотводящего лотка 18 поверхностными или техногенными водами вступает в работу предусмотренная дренажная система 20, заполненная песчано-щебеночной массой с добавлением сорбентов 21, и размещенная в водонепроницаемой обечайке 22, позволяющей собирать дренажные воды, защищая от техногенных воздействий. Верхняя часть грунтонаполняемой оболочки 12, выполнена водонепроницаемой и снабжена устройством 15, через который происходит выпуск воды через второй узел крепления 11. При воздействии нагрузки на лицевую стенку 9 в работу вступают армоленты 19 и грунтонаполняемая оболочка-плита 17, грунтонаполняемая оболочка основание 5, грунтонаполняемая оболочка-устой-основание 4, удерживая всю защитную противооползневую систему в рабочем положении.
Способ возведения защитного противооползневого подпорного сооружения, заключающийся в обустраивании территории со зданиями и сооружениями 1 и создании грунтоармированного массива 2. Сначала на подготовленное основание 25 располагают блоки, выполненные как грунтонаполняемые оболочки, на основании монтируют грунтонаполняемую оболочку-устой-основание 4, с грунтонаполняемой оболочкой основанием 5, выполненные из гетерогенных композитных наноматериалов, нижнюю часть грунтонаполняемой оболочки основания 5 выполняют с шероховатостью 6, а верхнюю ее часть покрывают полимерным материалом с семенами 7, грунтонаполняемую оболочку основание 5 соединяют с первым узлом крепления 8, к которому укрепляют жесткую раму 10 и лицевую стенку 9, выполненную из гетерогенных композитных наноматериалов, закрепляют со вторым узлом крепления 11, к которому крепят грунтонаполняемую оболочку 12, выполненную из гетерогенных композитных наноматериалов, заполняют ее песчано-щебеночной массой с добавлением сорбентов 13 и снабжают в нижней части шероховатостью 14, а верхнюю ее часть выполняют водонепроницаемой и снабжают устройством выпуска воды 15 через второй узел крепления 11, к которому укрепляют жесткую раму 10 и лицевую стенку 9, затем закрепляют их с третьим узлом крепления 16, к которому крепят грунтонаполняемую оболочку-плиту 17 с ливнеотводящим лотком 18, выполненных из гетерогенных композитных наноматериалов, верхнюю часть грунтонаполняемой оболочки-плиты 17, покрывают полимерным материалом с семенами 7, в первом 8, втором 11 и третьем 16 узлах крепления размещают по одной или более армоленты 19, располагаемые под углом 20-60° к поверхности грунтоармированного массива 2, а на концах каждой армоленты 19 в грунтоармированном массиве 2 располагают дренажную систему 20, которую заполняют сорбентом 21, и помещают в водонепроницаемую обечайку 22, лицевую стенку 9 дополнительно покрывают полимерным материалом с семенами 7, а грунтонаполняемую оболочку 12, выполняют по длине равной или большей длине грунтонаполняемой оболочки-плиты 17. Операции по формированию защитного противооползневого подпорного сооружения чередуются с отсыпкой и трамбовкой грунта 24 до требуемой высоты подпорного сооружения.
В качестве полимерного материала с семенами 7 используют материал «ПИНЕМА».
На обустраиваемой территории обустраивают зоны озеленения окружающей среды, насаждения 23.
1. Защитное противооползневое подпорное сооружение, включающее обустраиваемую территорию со зданиями и сооружениями, основание с расположенными на нем блоками, отличающееся тем, что содержит грунтоармированный массив с расположенными в нем блоками, выполненными как грунтонаполняемые оболочки, а основание как грунтонаполняемая оболочка-устой-основание, с грунтонаполняемой оболочкой основанием, выполненные из гетерогенных композитных наноматериалов, причем в нижней части грунтонаполняемой оболочки основания выполнена шероховатость, а верхняя ее часть покрыта полимерным материалом с семенами, грунтонаполняемая оболочка основание соединена первым узлом крепления с лицевой стенкой, выполненной из гетерогенных композитных наноматериалов и закрепленной на жесткой раме, через второй узел крепления соединена с грунтонаполняемой оболочкой, выполненной из гетерогенных композитных наноматериалов, заполненной песчано-щебеночной массой с добавлением сорбентов и снабженной в нижней части фильтрующим каркасом с шероховатостью, а верхняя ее часть выполнена водонепроницаемой и снабжена устройством для выпуска воды через второй узел крепления, а через третий узел крепления лицевая стенка соединена с грунтонаполняемой оболочкой-плитой с ливнеотводящим лотком, выполненными из гетерогенных композитных наноматериалов, верхняя часть грунтонаполняемой оболочки-плиты покрыта полимерным материалом с семенами, в первом, втором и третьем узлах крепления размещены одна или более армоленты из гетерогенных композитных наноматериалов, расположенные под углом 20-60° к поверхности грунтоармированного массива, а на концах каждой армоленты в грунтоармированном массиве расположена дренажная система, заполненная сорбентом и размещенная в водонепроницаемой обечайке, длина грунтонаполняемой оболочки выполнена равной или большей длины грунтонаполняемой оболочки-плиты, лицевая стенка дополнительно покрыта полимерным материалом с семенами.
2. Защитное противооползневое подпорное сооружение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве полимерного материала с семенами используют материал «ПИНЕМА».
3. Защитное противооползневое подпорное сооружение по п. 1, отличающееся тем, что обустраиваемая территория включает зоны озеленения окружающей среды.
4. Способ возведения защитного противооползневого подпорного сооружения, заключающийся в обустраивании территории со зданиями и сооружениями, создании основания, с расположением на нем блоков, отличающееся тем, что создают грунтоармированный массив, с расположением в нем блоков, выполненных как грунтонаполняемые оболочки, на основании монтируют грунтонаполняемую оболочку-устой-основание, с грунтонаполняемой оболочкой основанием, выполненные из гетерогенных композитных наноматериалов, нижнюю часть грунтонаполняемой оболочки основания выполняют с шероховатостью, а верхнюю ее часть покрывают полимерным материалом с семенами, грунтонаполняемую оболочку основание соединяют с первым узлом крепления, к которому укрепляют жесткую раму и лицевую стенку, выполненную из гетерогенных композитных наноматериалов, закрепляют со вторым узлом крепления, к которому крепят грунтонаполняемую оболочку, выполненную из гетерогенных композитных наноматериалов, заполняют ее песчано-щебеночной массой с добавлением сорбентов и снабжают в нижней части шероховатостью, а верхнюю ее часть выполняют водонепроницаемой и снабжают устройством выпуска воды через второй узел крепления, к которому укрепляют жесткую раму и лицевую стенку, закрепляют их с третьим узлом крепления, к которому крепят грунтонаполняемую оболочку-плиту с ливнеотводящим лотком, выполненными из гетерогенных композитных наноматериалов, верхнюю часть грунтонаполняемой оболочки-плиты покрывают полимерным материалом с семенами, в первом, втором и третьем узлах крепления размещают по одной или более армоленты из гетегогенных композитных наноматериалов, располагаемые под углом 20-60° к поверхности грунтоармированного массива, а на концах каждой армоленты в грунтоармированном массиве располагают дренажную систему, которую заполняют сорбентом и помещают в водонепроницаемую обечайку, лицевую стенку дополнительно покрывают полимерным материалом с семенами, а грунтонаполняемую оболочку выполняют по длине равной или большей длине грунтонаполняемой оболочки-плиты.
5. Способ возведения защитного противооползневого подпорного сооружения по п. 4, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала с семенами используют материал «ПИНЕМА».
6. Способ возведения защитного противооползневого подпорного сооружения по п. 4, отличающийся тем, что операции по формированию защитного противооползневого подпорного сооружения чередуются с отсыпкой и трамбовкой насыпного грунта до требуемой высоты подпорного сооружения.
7. Способ возведения защитного противооползневого подпорного сооружения по п. 4, отличающийся тем, что на обустраиваемой территории обустраивают зоны озеленения окружающей среды.
